Nebo probíhá nějaká reakce, o které nevím?

Probíhají tři reakce a pravděpodobně jste si vědomi všech:

$\tag{1}\ce{H2O(l) <=> H+(aq) + OH-(aq)}$

$\tag{2}\ce{HCl(aq) -> H+(aq) + Cl-(aq)}$$

$\tag{3}\ce{Ch3COOH(aq) <=> H+(aq) + CH3COO-(aq)}$$

Koncentrace $\ce{H+}$ v těchto třech reakcích je stejná, protože všechny probíhají ve stejné fázi. Takže to, co se děje v reakcích (1) a (2), ovlivňuje rovnováhu reakce (3).

Můžu jednoduše zjistit hodnoty uvolněné reakcí CH3COOH s vodou a přičíst je k hodnotám uvolněným HCl, sečíst obě koncentrace a pak takto vypočítat pH?

Nemůžete, protože pokud se vrátíte k reakci (3), nejste již v rovnováze. Abyste se vyhnuli tomu, že se pokusíte opravit jednu rovnováhu a zároveň pokazíte jinou, existují dvě strategie:

a) Dejte vše do soustavy rovnic a vyřešte je jedním tahem (preferovaná metoda, pokud používáte řešič rovnic).

b) Začněte s hlavními druhy a ignorujte vedlejší druhy a reakce, které hlavní druhy příliš neovlivňují. Pak přejděte k těm ostatním reakcím a vedlejším druhům. Tento postup je výhodný, pokud musíte výpočty provádět na papíře a nepotřebujete přesné řešení.

Přibližná odpověď

Po smíchání a zanedbání všech disociačních reakcí kyseliny jsou koncentrace následující:

c(kyselina octová) = 50 / 125 * 0,3 M = 0,12 M

c(kyselina chlorovodíková) = 75 / 125 * 0.2 = 0,12 M

Takže zde jsou kroky:

1. Nechat disociovat kyselinu chlorovodíkovou a získat koncentraci vodíkových iontů a pH
2. Zkontrolovat, zda kyselina octová znatelně disociuje
3. Zkontrolovat, zda voda znatelně disociovala

Pro první krok dostáváme = 0,12 M a pH = 0,92. V druhém kroku dostaneme = 0,12 M. Tyto hodnoty jsou předběžné, protože jsme nenechali disociovat ostatní kyseliny (vodu a kyselinu octovou).

Pro druhý krok ještě nejsme v rovnováze (zatím nemáme acetát). Nicméně pH je ve srovnání s pKa kyseliny octové velmi nízké, takže pokud se pH příliš nezmění, nebude příliš disociovat. Zkusme vypočítat koncentraci acetátu za předpokladu, že změna koncentrace kyseliny octové a vodíkových iontů je zanedbatelná.

$$ = K_a * / \ce{} = \pu{1,8e-5} * 0,12 / 0,12$$

Neuděláme tedy velkou chybu, když řekneme, že se koncentrace kyseliny octové a vodíkových iontů v důsledku reakce 2 příliš nezměnily. Pokud chceme, můžeme aktualizovat koncentraci vodíkových iontů z 0,12 M na 0,120018 M.

Pro třetí krok uděláme to, co děláme vždy, když je pH výrazně kyselé. Prostě vypočítáme koncentraci hydroxidů za předpokladu, že koncentrace vodíkových iontů není příliš ovlivněna disociací vody. Vyjde nám $\pu{8,3e-14}$. Pokud chceme, můžeme aktualizovat koncentraci vodíkových iontů z 0,120018 M na 0,120018000000013 M a pH 0,92075. (Nic z toho nemá smysl, protože pro disociační konstantu kyseliny octové jsme měli pouze 2 platné číslice.)

Protože jsme předpokládali koncentraci vodíkových iontů 0,12 M pro druhý krok a 0,120018 M pro třetí krok, i když to není zcela pravda, reakce (2) a (3) nejsou zcela v rovnováze pro koncentrace, které jsme vypočítali. Dobré je, že ve většině případů to nevadí

.