5. PROTOLYTICKÉ ROVNOVÁHY Nápověda

5.5. Výpočet pH amfolytů

Neúplnou neutralizací vícesytných kyselin nebo zásad vznikají hydrogensoli - amfolyty, které se podle podmínek chovají buď jako kyseliny nebo zásady. Např. amfolyt od dvojsytné kyseliny HA

HA- + H2O A2– + H3O+      ........ K2
H2O + H2A H3O+ + HA- ........ K1

Rovnováhám přísluší disociační konstanty K1 a K2.

Vztahy pro výpočet koncentrace hydroxoniových iontů, resp. pH, odvodíme na základě vzájemné kombinace tří faktorů: látkové bilance kyseliny (68), podmínky elektroneutrality roztoku (69) a disociačních konstant.

   (68)

   (69)

Protože amfolyt je silný elektrolyt, platí: c(HA-) = [M+] = c(H2A), kde M+ je protiion k aniontovému amfolytu. Dosazením rovnice (68) do (69) za [M+] a úpravou s využitím příslušných rovnovážných konstant se získá rovnice (70):

   (70)

Za [HA-] se obvykle dosazuje celková koncentrace hydrogensoli c(MHA). Vypočtená hodnota [H3O+] je dostatečně správná, pokud platí

   (71)

Koncentrace [H2A] a [A2-] se vypočítají ze vztahů pro K1 a K2, do nichž se dosadí [H3O+] z rovnice (70). Není-li podmínka (71) splněna, dosadí se vypočítané koncentrace [H2A] a [A2-] do vztahu (68) a vypočítá se správnější hodnota [HA-] {tzn. [HA-] ≠ c(MHA)}. Ze vztahu (70) se pak zjistí nová hodnota [H3O+]. V aproximaci se pokračuje tak dlouho, až dvě po sobě získané hodnoty pH se liší o méně než 0,02 jednotky.

Zpravidla však bývá, že součin (K2 · [HA–]) » Kw, takže vztah lze zjednodušit na tvar

   (72)

v němž lze obvykle rovnovážnou koncentraci amfolytu nahradit celkovou analytickou koncentrací, tj.
[HA-] ≈ c(MHA).

Je-li také [HA-] » K1, je konstanta ve jmenovateli zanedbatelná vůči [HA-] a dospějeme k dalšímu zjednodušení:

       (73)

Obecně pro i-tý amfolyt lze použít následující tvar rovnic:

       (73a)

Obdobné vztahy lze odvodit pro amfolyty vícesytných zásad:

   (74a)

   (74b)

Řešený příklad:

Příklad 5.111 Tabulky
Vypočtěte pH roztoku hydrogenftalanu draselného koncentrace 0,05 mol·l-1! K1 = 1,12·10–3, K2 = 3,89·10–6
Příklad 5.112 Tabulky
Jaké pH má 0,002 molární roztok hydrogenfosforečnanu sodného? pK1 = 2,16; pK2 = 7,21; pK3 = 12,32.

předcházející strana obsah následující strana