Слабкі кислоти і основи

Слабкими кислотами називаються кислоти, які дисоціюють в повному обсязі (на відміну від сильних кислот), тобто частково.

Нижче представлена ​​реакція взаємодії оцтової кислоти з водою:

CH3COOH + H2O ↔ CH3COO- + H3O +
Двостороння стрілка, що розділяє ліву і праву частини реакції, говорить про те, що вона протікає одночасно в двох напрямках (система знаходиться в рівновазі), при цьому, пряма і зворотна реакції протікають з однаковою швидкістю (див. Хімічна рівновага).

Вступаючи у взаємодію з водою, оцтова кислота дисоціює тільки на 5%, в той же час, 95% кислоти залишається в молекулярному вигляді, з цієї причини концентрація іонів гідроксонію у багато разів менше, ніж в розчині сильної кислоти.

Оскільки, слабкі кислоти дисоціюють частково, то визначити концентрацію іонів гідроксонію в їх розчинах досить складно. Для цього необхідно використовувати вираз для константи рівноваги слабкої кислоти, яка характеризує дисоціацію слабкого електроліту, і називається константою дисоціації K.

Якщо в довідковій таблиці поруч з назвою кислоти приведена її константа дисоціації – це слабка кислота; якщо константи дисоціації не приведено – кислота є сильною.

У загальному випадку дисоціація слабкої кислоти виражається у вигляді (HA – будь-яка слабка кислота; [HA] – молярна концентрація слабкої кислоти при сталому рівновазі):

HA + H2O ↔ A- + H3O +
K = ([A -] [H3O +]) / [HA]
Наприклад, для нашого випадку, константа дисоціації для оцтової кислоти дорівнює 1,8 · 10-5. Треба звернути увагу, що у формулі для константи дисоціації немає концентрації води, тому що дана величина є константою і входить до складу виразу константи дисоціації K.

Рівняння для константи дисоціації оцтової кислоти записується в наступному вигляді:

K = 1,8 · 10-5 = ([H3O +] [CH3COO -]) / [CH3COOH]
Дана формула дозволяє обчислити концентрацію іонів гідроксонію.

Припустимо, первісна концентрація оцтової кислоти в нашому прикладі становить 1 моль / л (1,0 М). Відомо, що тільки незначна частина оцтової кислоти продіссоцііровала, утворивши при цьому якесь у іонів гідроксонію і ацетату. Оскільки рівняння реакції є збалансованим (пряма і зворотна реакції протікають з однаковою швидкістю), то на кожен іон гідроксонію утворюється один іон ацетату (їх концентрація однакова):

[H3O +] = [CH3COO -] = x
Для того, щоб отримати якесь у іонів гідроксонію і ацетату, необхідно точно таке ж кількість продіссоціірованних молекул оцтової кислоти. Тому, в стані хімічної рівноваги концентрацію оцтової кислоти можна виразити через різницю між її початкової концентрацією і концентрацією продіссоціірованних молекул х:

[CH3COOH] = 1,0-x
У більшості випадків концентрація х досить мала в порівнянні з початковою концентрацією слабкої кислоти, тому, їй можна знехтувати:

[CH3COOH] = 1,0
Концентрацію слабкої кислоти в положенні рівноваги в більшості випадків можна прийняти рівною її початкової концентрації:

K = 1,8 · 10-5 = ([H3O +] [CH3COO -]) / [CH3COOH]
K = 1,8 · 10-5 = ([x] [x]) / [1,0] = [x] 2 / [1,0]
x = √ (1,8 · 10-5 [1,0])
x = 0,4 · 10-3 = [H3O +]
Все сказане вище про слабких кислотах, справедливо і по відношенню до слабких основ.

Слабкі основи також реагують з водою з утворенням рівноважної системи. Наприклад, молекула аміаку (слабка основа) дисоціює з водою з утворенням іона амонію і гідроксильної групи:

NH3 + H2O ↔ NH4 ++ OH-
Слабкі основи також характеризуються константою дисоціації К, формула для якої аналогічна кислотної, але рішення необхідно шукати для [OH-].

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Сечова кислота