Почему в буферном растворе солей многоосновной кислоты мы берем константу для сопряженного основания изначальной кислоты? Что на счет равновесия HPO4+H2O<—> H3O+PO4?
если вы про HPO4(2-), то константа его депротонизации настолько мала, что ее можно не учитывать
1 лайк
да, опечаталась, почему тогда не учитывается H2PO4+H3O<—>H3PO4+H2O ,если там константа депротонизации больше
очевидно что при рН =7 Н3РО4 там не будет(у нее рКа1 в районе 2.1)
ну или можно подумать так, мы мешаем Н2РО4(-) и НРО4(2-), дигидрофосфат диссоциирует слабенько(это мы и рассматриваем в задаче) а гидрофосфат этого практически не делает, откуда там возьмутся протоны чтобы образовать кислоту?
4 лайка
В данном примере в растворе именно ионы H2PO4(-) и HPO4(2-), H3PO4 является сильной кислотой, он даже не будет образовываться, ведь он с легкостью отдает водород, образуя H2PO4(-). HPO4(-) не отдает водород, константа будет слишком маленькой ( HPO4(2-) итак отрицательно заряжен, от него сложно оторвать положительно заряженный водород), ей можно пренебречь, поэтому мы учитываем перевод из H2PO4(-) в HPO4(2-) и наоборот путем отдачи/принятия водорода
Так же Ринат правильно сказал, там как pH=7, то будет смесь слабой кислоты(H2PO4(-)) и слабого основания (HPO4(2-)), не возможно присутствие H3PO4, ведь он является сильной кислотой, а PO4(3-) будет наоборот сильным основанием (относительно HPO4(2-))
7 лайков
Поняла, спасибо
1 лайк
Всегда можно учесть конечно всё, но там даже математически это почти не влияет на итог.
Тут есть похожие темы, где подобной дуростью (учёт всех равновесий) я занимался, ответы получаются точно такие же.
1 лайк
В интернетах есть график прям для фосфорной кислоты
Ну подождите, да, константа депротонизации для \ce{H3PO4} больше, чем для \ce{H2PO4-}.
но ведь вы пишите обратную реакцию, так? В той форме, в которой вы записали K=1/K_a. Так что при большем K_a, K наоборот меньше. Противоречия нет.
Неправда. \ce{H3PO4} слабая кислота по всем ступеням. Сильная кислота \ce{HCl} или \ce{H2SO4} по первой ступени[1]. Неформальное правило – если pKa>0 кислота слабая[2].
Тоже неправда. Кислота слабая, значит всегда есть равновесие.
При pH=7, \alpha_{\ce{H3PO4}} \approx 8.15\times 10^{-6}. Это повод смело пренебрегать концентрацией \ce{H3PO4}, но это не повод говорить, что ее вообще нет[3].
Вы объясняете почему pK_{a2}<pK_{a3}, но это не имеет никакого отношения к вопросу. Если пользоваться только вашей аргументацией, можно подумать, что \ce{PO_4^{3-}} в растворах никогда не образуется, что, очевидно, неправда. Количество разных форм кислот зависит в первую очередь от pH, а значит аргумент должен строиться вокруг pH.
Невозможно – очень сильное слово, которое применимо к событиям, вероятность p которых строго равна нулю p=0. Например, невозможно одновременно иметь рост 180 см и 190 см. Вот это невозможно.
Напротив, выиграть лотерею – не невозможно. Точно так же как и быть сбитым машиной на пешеходном переходе, быть убитым молнией, разбиться на самолете. Маловероятно? Да[4]. Но не невозможно. Даже если у события p=10^{-100} это событие не невозможное.
У слов есть значения и надо учитывать эти значения при их использовании. Если вы приходите к правильному ответу с помощью некорректных утверждений, вы не решили задачу, вы сделали подгон.
В задачах по аналатике очень важно научиться чувствовать когда что-то влияет, а когда нет. А для этого надо:
- Уметь прикидывать (т.е без длинных расчетов) форму графиков, которые прикладывал Ринат и я только зная значения pKa по разным ступеням.
- Чтобы научиться делать п.1., надо взять и построить кучу таких графиков с помощью точных записей \alpha для разных форм. Не обязательно строить графики вручную, главное уметь выводить формулу \alpha, а потом можно воспользоваться вольфрамом для построения. Повторить надо такие вычисления для двухосновных кислот у которых pKa отличается на 0.5. А потом на 1. А потом на 2. На 3. На 4. На 5. На 6. На 7. На 8. И посмотреть как это выглядит? Когда можно начать пренебрегать той или иной формой? (ответ будет в форме неравенства типа при pH > pKa + h, где h – некая константа, которую вы определите с помощью наблюдений.
Но даже после этого полезно на первых стадиях записывать ВСЕ возможные реакции, получать уравнение для pH в зависимости от концентраций этих форм, а потом делать допущения/пренебрежения (можно потом находить точные значения опять же с помощью вольфрама и убеждаться в правильности своих допущений).
5 лайков
@Anton Несовсем поняла как выводить формулу для а, вы говорите по наблюдениям должна получиться h, но (я пока не строила графики, воспользовалась с эткинса), либо графиков нужно точно больше чем два проанализировать, либо я в целом суть не поняла. Нам ведь нужно найти константу h,при которой можно будет пренебрегать концентрациями ионов в растворе, то есть, f(A)=0 при каком-то pH.
Я и записала собственно это через неравенство, h находится в пределах, от 0 до 2, но есть и противоречие, например чтобы пренебречь содержанием HCO3 h>2,37 , а чтобы пренебречь CO3 ионами оно <0,63, но ведь это константа и так не должно быть?
честно говоря я не совсем понял о чем вы.
но ведь это константа
что это?
В любом случае, ответ на мой первоначальный вопрос можно заметить по графику. Не обязательно решать уравнение для f(A)=0 – более того, решения этого уравнения нет, f(A) \to 0 при [H^+] \to \infty.
Посмотрим на график карбоновой кислоты. Заметим, что f(\ce{H2A})\approx 0 при pH=4, когда pKa=6.37. Т.е. достаточно чтобы pH отличался всего на ~2.5 от pKa, чтобы уже формы было пренебрежительно мало.
По этому же графику можно заметить, что если речь о \ce{CO3^2-}, то при pKa=10.25 смело пренебрегать можно если pH < 7, т.е. на 3.25 меньше.
Моя идея была в том, что посмотреть на разные графики, построить их самим и найти железобетонный порог при котором можно смело пренебрегать. Ну типа, что если |pH - pKa|> 4, можно смело пренебрегать вообще при любых обстоятельствах. А еще попытаться найти ответ на вопрос: можно ли уменьшить порог если брать в учет какие-то другие факторы (какие? не знаю, одна из гипотез – разница между pKa1 и pKa2)? Например, почему для гидрокарбоната достаточно отойти на 2.5, а для карбоната надо отходить на 3.3?