pH 0.1 M NH4ClO

Хотел показать детям как находить рН солей с гидролизующимися катионами и анионами, и вспомнил что сам не решал такие никогда. pKa(HClO)=7.53, pKa(NH4+)=9.25.
Думал думал думал, как можно чем-то пренебречь, но в голову ничего не пришло. Написал электронейтральность:

\ce{[H+] + [NH4+] = [ClO-] + [OH-]} \\ \ce{[H+]}+\frac{C\ce{[H+]}}{K_a^N+\ce{[H+]}}=\frac{CK_a^C}{K_a^C+\ce{[H+]}}+\frac{K_w}{\ce{[H+]}}

По-моему тут ничем не пренебречь. Я попробовал выкинуть \ce{[H+]} из уравнения, потому что понятно что среда щелочная будет. Но pH вышел на 0.3 меньше чем если не пренебрегать.

Есть более легкие способы нахождения рН раствора этой соли?

1 лайк

Когда я был ребенком, я предпочел научиться решать такие задачи в общем виде, через электронейтральность/матбаланс, а не запоминать какие-то упрощения которые можно вывести при необходимости. Возможно сейчас дети другие…

2 лайка

Нет, у моих просто белого калькулятора нет😼

5 лайков

Очень звучит нереалистично. Пересчитать надо. Что-то не то в другом расчете было подставлено видимо, м.б. имелось ввиду на 0.03?

2 лайка


Пересчитал, так же вышло. Проверьте пожалуйста
Привел обе части под общий знаменатель. Дальше числитель одной части умножил на знаменатель второй части, и наоборот.

1 лайк

Если решать уравнение без приближений, pH будет сильно отличаться от 8.39?

1 лайк

8.69. Без пренебрежения ионом водорода в уравнении электронейтральности, выходит что \ce{[H+]}=2.037\cdot10^{-9}\ \pu{M}. Либо я неправильно решил без пренебрежения

Точное:
\ce{[H+]}=4.0743\cdot10^{-9} \ \text{M} \quad pH=8.390
Без протонов:
\ce{[H+]}=4.0743\cdot10^{-9} \ \text{M} \quad pH=8.390
Без протонов и без гидроксидов (типичный способ решения такой задачи, там просто полусумма pKa получается):
\ce{[H+]}=4.0738\cdot10^{-9} \ \text{M} \quad pH=8.390

Ну… самый тупой способ дает точный ответ

2 лайка

Ты помнишь как этот тупой метод выводится?

Я сначала написал:

ЕМНИП, это тот случай, когда Proton Balance Equation не сводится к уравнению электронейтральности.

В данном случае, Proton Balance Equation будет:

[\ce{H+}] + [\ce{HClO}] + [\ce{NH4+}] = [\ce{ClO-}] + [\ce{OH-}] + [\ce{NH3}]

Что с учетом уравнения электронейтральности сводится к:

[\ce{HClO}] = [\ce{NH3}]

Тогда:

K_a^{Cl} = \frac{[\ce{H+}][\ce{ClO-}] }{[\ce{HClO}]} \qquad K_a^N = \frac{[\ce{H+}][\ce{NH3}] }{[\ce{NH4+}]}

и

K_a^{Cl}K_a^N = \frac{[\ce{H+}]^2 [\ce{ClO-}] }{[\ce{NH4+}]}

Потом несложно заметить, что если [\ce{HClO}] = [\ce{NH3}], то, по мат балансу [\ce{ClO-}] = [\ce{NH4+}], и тогда

K_a^{Cl}K_a^N = [\ce{H+}]^2

Но правда если [\ce{ClO-}] = [\ce{NH4+}], из нейтральности следует [\ce{H+}]=[\ce{OH-}] что шиза, и я начал сомневаться в PBE, подумал/погуглил и оказалось, что концепция PBE выводится из матбаланса и нейтральности, т.е. она не может добавлять новую инфу.

2 лайка

Спасибо, все-таки где-то ошибся, пересчитывать не буду…

Это потому что у таких солей рН обычно примерно рядом с 7, и гидроксида мало? По какой логике убрали гдроксид?

Других анионов сильно больше

Следует что [\ce{ClO-}] \approxeq [\ce{NH4+}]\ggg[\ce{H+}],[\ce{OH-}]

3 лайка