Calculer le pH d'un acide faible est un peu plus compliqué que de déterminer le pH d'un acide fort car les acides faibles ne se dissocient pas complètement dans l'eau. Heureusement, la formule de calcul du pH est simple. Voici ce que vous faites.
Quel est le pH d'une solution d'acide benzoïque 0,01 M ?
Donné :acide benzoïque Ka =6,5 x 10
L'acide benzoïque se dissocie dans l'eau sous la forme :
C6 H5 COOH → H + C6 H5 directeur de l'exploitation
La formule pour Ka est :
Ka =[H][B]/[HB]
où :
[H] =concentration d'ions H
[B] =concentration d'ions de bases conjuguées
[HB] =concentration de molécules d'acide non dissociées
pour une réaction HB → H + B
L'acide benzoïque dissocie un ion H pour chaque C6 H5 Ion COO, donc [H] =[C6 H5 COO].
Soit x la concentration de H qui se dissocie de HB, alors [HB] =C - x où C est la concentration initiale.
Entrez ces valeurs dans le Ka équation :
Ka =x · x / (C -x)
Ka =x²/(C - x)
(C - x)Ka =x²
x² =CKa - xKa
x² + Ka x - CKa =0
Résolvez pour x en utilisant l'équation quadratique :
x =[-b ± (b² - 4ac)]/2a
x =[-Ka + (Ka ² + 4CKa )]/2
**Remarque** Techniquement, il existe deux solutions pour x. Étant donné que x représente une concentration d'ions en solution, la valeur de x ne peut pas être négative.
Saisissez des valeurs pour Ka et C :
Ka =6,5 x 10
C =0,01 M
x ={-6,5 x 10 + [(6,5 x 10)² + 4(0,01)(6,5 x 10)]}/2
x =(-6,5 x 10 + 1,6 x 10)/2
x =(1,5 x 10)/2
x =7,7 x 10
Trouver le pH :
pH =-log[H]
pH =-log(x)
pH =-log(7,7 x 10)
pH =-(-3,11)
pH =3,11
Le pH d'une solution d'acide benzoïque 0,01 M est de 3,11.
La plupart des acides faibles se dissocient à peine en solution. Dans cette solution, nous avons trouvé l'acide seulement dissocié de 7,7 x 10 M. La concentration d'origine était 1 x 10 ou 770 fois plus forte que la concentration en ions dissociés.
Les valeurs de C - x seraient alors très proches de C pour sembler inchangées. Si nous substituons C à (C - x) dans le Ka équation,
Ka =x²/(C - x)
Ka =x²/C
Avec cela, il n'est pas nécessaire d'utiliser l'équation quadratique pour résoudre x :
x² =Ka ·C
x² =(6,5 x 10)(0,01)
x² =6,5 x 10
x =8,06 x 10
Trouver le pH
pH =-log[H]
pH =-log(x)
pH =-log(8,06 x 10)
pH =-(-3,09)
pH =3,09
Notez que les deux réponses sont presque identiques avec seulement 0,02 de différence. Notez également que la différence entre le x de la première méthode et le x de la deuxième méthode n'est que de 0,000036 M. Pour la plupart des situations de laboratoire, la deuxième méthode est "assez bonne" et beaucoup plus simple.
Vérifiez votre travail avant de déclarer une valeur. Le pH d'un acide faible doit être inférieur à 7 (non neutre) et il est généralement inférieur à la valeur d'un acide fort. Attention il y a des exceptions. Par exemple, le pH de l'acide chlorhydrique est de 3,01 pour une solution à 1 mM, tandis que le pH de l'acide fluorhydrique est également bas, avec une valeur de 3,27 pour une solution à 1 mM.
