5.2. Výpočet pH silných protolytů

5.2.1. Silné kyseliny

Protolytická rovnováha silných jednosytných kyselin ve vodě

HA + H₂O A^– + H₃O⁺

je výrazně posunuta doprava, takže nedisociované molekuly se ve vodném prostředí prakticky nevyskytují ([HA] ≈ 0). Z látkové bilance pak plyne

   (15)

Na základě podmínky elektroneutrality roztoku

   (16)

a s využitím rovnice (15) lze odvodit vztah pro výpočet koncentrace H₃O⁺-iontu

   (17)

   (18)

Je-li člen [OH^–] v rovnici (17) zanedbatelný vůči celkové koncentraci c_HA silné kyseliny, lze vztah zjednodušit na tvar

   (19)

Použitelnost uvedených vztahů:

1. Podle vztahu (19) lze počítat koncentraci H₃O⁺-iontu (resp. pH) v rozmezí koncentrací kyselin 1·10^–3 > c_HA > 5·10^-7 mol·l^-1.
2. V roztocích o koncentraci silné jednosytné kyseliny c_HA > 1.10^–3 mol·l^-1 (resp. iontové síle roztoku I > 0,001) je třeba uvažovat aktivitu iontů.
3. Je-li c_HA < 5·10^–7 mol·l^-1, uplatní se výrazně H₃O⁺-ionty vzniklé disociací vody. K výpočtu se použije kvadratická rovnice (18).

Řešené příklady:

Příklad 5.4 

Jaké je pH roztoku 0,2M-HCl?

Příklad 5.5 

Jaké je pH 0,02 molárního roztoku kyseliny sírové?

Příklad 5.6 

Jaké je pH 1·10^–8 molárního roztoku kyseliny chlorovodíkové?

Příklad 5.7 

Jaké bude pH roztoku, jestliže 1 ml koncentrované kyseliny sírové (96% m/m, ρ = 1,8355 g·cm^-3) zředíme vodou na objem 1 litru? M_r = 98,08.

Příklad 5.8 

Na jaký objem je třeba zředit 1 ml kyseliny chlorovodíkové s obsahem 0,75% (m/m) HCl (ρ ≈ 1,000
g·cm^-3), abychom získali roztok o pH 4,0 ? M_r(HCl) = 36,46.

Příklad 5.9 

Bylo smícháno 500 ml 0,05M-HCl a 100 ml 0,1M-NaOH. Jaké je pH vzniklého roztoku, uvažujeme-li jednak koncentraci a jednak aktivitu H₃O⁺-iontů?