Oare se întâmplă vreo reacție de care nu sunt conștient?

Există trei reacții și probabil că le cunoașteți pe toate:

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

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

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

Concentrația de $\ce{H+}$ în aceste trei reacții este aceeași, deoarece toate se petrec în aceeași fază. Așadar, ceea ce se întâmplă în reacțiile (1) și (2) influențează echilibrul reacției (3).

Pot pur și simplu să găsesc concentrația eliberată de reacția CH3COOH cu apa și să o adaug la cea eliberată de HCl, să adun cele două concentrații și apoi să calculez pH-ul în acest fel?

Nu, nu puteți pentru că, dacă vă întoarceți la reacția (3), nu mai sunteți în echilibru. Pentru a evita încercarea de a repara un echilibru în timp ce stricați un altul, există două strategii:

a) Puneți totul într-un sistem de ecuații și rezolvați-le dintr-o singură lovitură (metoda preferată dacă folosiți un rezolvator de ecuații).

b) Începeți cu speciile majore ignorând speciile minore și reacțiile care nu influențează prea mult speciile majore. Apoi, treceți la acele alte reacții și la speciile minore. Acest lucru este de preferat atunci când trebuie să faceți calculele pe hârtie și nu aveți nevoie de soluția exactă.

Răspunsul aproximativ

După amestecare și ignorând toate reacțiile de disociere a acizilor, concentrațiile sunt următoarele:

c(acid acetic) = 50 / 125 * 0,3 M = 0,12 M

c(acid clorhidric) = 75 / 125 * 0,3 M = 0,12 M

c(acid clorhidric) = 75 / 125 * 0.2 = 0,12 M

Iată deci etapele:

1. Lăsăm acidul clorhidric să se disocieze și obținem concentrația ionilor de hidrogen și pH-ul
2. Verificăm dacă acidul acetic se disociază în mod apreciabil
3. Verificăm dacă apa se disociază în mod apreciabil

Pentru prima etapă, obținem = 0,12 M, iar pH-ul = 0,92. Acestea sunt provizorii, deoarece nu am lăsat ceilalți acizi (apa și acidul acetic) să se disocieze.

Pentru a doua etapă, nu suntem încă la echilibru (nu există încă acetat). Cu toate acestea, pH-ul este foarte mic în comparație cu pKa acidului acetic, așa că, dacă pH-ul nu se schimbă foarte mult, acesta nu se va disocia prea mult. Să încercăm să calculăm concentrația de acetat presupunând că modificarea concentrației de acid acetic și de ioni de hidrogen este neglijabilă.

$$ = K_a * / \ce{} = \pu{1.8e-5} * 0,12 / 0,12$$$

Așa că nu facem o mare greșeală dacă spunem că concentrațiile de acid acetic și de ioni de hidrogen nu s-au schimbat prea mult datorită reacției 2. Dacă vrem, putem actualiza concentrația ionilor de hidrogen de la 0,12 M la 0,120018 M.

Pentru a treia etapă, facem ceea ce facem întotdeauna când pH-ul este substanțial acid. Calculăm pur și simplu concentrația de hidroxid, presupunând că concentrația ionilor de hidrogen nu este foarte afectată de disocierea apei. Rezultă $\pu{8,3e-14}$. Dacă dorim, putem actualiza concentrația ionilor de hidrogen de la 0,120018 M la 0,120018000000013 M și un pH de 0,92075. (Nimic din toate acestea nu are sens pentru că am avut doar 2 cifre semnificative pentru constanta de disociere a acidului acetic.)

Pentru că am presupus o concentrație a ionilor de hidrogen de 0,12 M pentru a doua etapă și de 0,120018 M pentru a treia, chiar dacă acest lucru nu este chiar adevărat, reacțiile (2) și (3) nu sunt chiar la echilibru pentru concentrațiile pe care le-am calculat. Partea bună este că, în majoritatea cazurilor, acest lucru nu contează.

.