На сколько может увеличиться pH раствора любой одноосновной кислоты при разбавлении в n раз? Установите верхнюю и нижнюю границы для ∆pH. Диссоциацией воды при
решении задачи можно пренебречь.
Можете помочь с 4 пунктом?
Уравнение реакции диссоциации одноосновной кислоты выглядит следующим образом:
\ce{HA = H+ + A-} \ ;\ K_{a}
Предположим, что начальная концентрация кислоты составляет c моль/л. В таком случае, справедливо записать выражение для константы диссоциации этой кислоты в следующем виде:
K_{a} = \ce{\frac{[H+]^{2}}{c -[H+]}}
Теперь, представим, что мы разбавили раствор в n раз. Поскольку концентрация какой-либо частицы в растворе обратно пропорциональна объему раствору, разбавление раствора в n раз приводит к уменьшению концентрации частиц в n раз.
Если внимательно приглядеться, то в условии задачи нам дается довольно толстая подсказка
Это значит, что кислота может быть как и сильной, так и слабой. И чтобы определить порог \Delta pH, нам необходимо рассмотреть два случая: 1) кислота сильная; 2) кислота слабая.
Если кислота очень слабая, то \displaystyle K_a = \frac{[\ce{H+}]^2}{c-[\ce{H+}]} \approx \frac{[\ce{H+}]^2}{c}. Отсюда довольно понятно, что [\ce{H+}] = \sqrt{K_ac}. Если разбавить раствор в n раз, то концентрация кислоты уменьшится также в n раз, а концентрация протонов станет равной \displaystyle \ce{[H+]} = \sqrt{\frac{K_ac}{n}}. Теперь можно спокойно рассчитать \Delta pH.
Ну а в случае очень сильной кислоты все гораздо проще, ибо в этом случае диссоциация полная.
\Delta pH = \lg \frac{c}{\frac{c}{n}} = \lg n
Но тут стоит отметить, что я не учитывал автопротолиз воды. Возможно, если учитывать автопротолиз, границы могут поменяться. Ну а если не учитывать, то