Výpočty s disociační konstantou

Anonym Dabutub25.11.2015 14:06 Nahlásit
Jak prosím vypočítám poměrné zastoupení jednotlivých disociačních stupňů vícesytné kyseliny? Ideálně v procentech?

Odpovědi

Přidat odpověď ▾

Diskuze

Mezek25.11.2015 15:39 Nahlásit
Pokud jde o pH, záleží na disociačních konstantách. Pokud jsou disociační konstanty dostatečně vzálené, t.j. Ka1/Ka2 > 10^4, je disociace do druhého stupně zanedbatelná a počítáme pouze disociaci do 1. stupně. Pokud je tento poměr menší, vypočteme kvadratickou rovnicí c(H+) při disociaci do 1. stupně a pak ji opravíme přičtením hodnoty Ka2. Z výsledné hodnoty c(H+) můžeš spočítat podíl jednotlivých disociačních stupňů.Na příklad C2O4H2: Ka1 = 0,05623; Ka2 = 5,37*10^-5; c = 0,001M.

Ka1 = c(H+)*c(A-)/(c(HA - c(A-); protože c(H+) = c(A-), pak Ka1 = c(H+)^2/(c(HA) - c(H+) a odtud
c(H+)^2 + Ka1*c(H+) - Ka1*c(HA) = 0 => c(H+) + 0,05623*c(H+) - 5,623*10^-5 = 0
c(H+) = 9,84*10^-4; po opravě na dis. do 2°: c(H+) = 9,84*10^-4 + 5,37*10^-5 = 1,0377*10^-3

Stačí?
Anonym Dabutub25.11.2015 20:29 Nahlásit
Skoro, doplňující dotazy - pořád mi uniká asi základní myšlenka. V mém úkolu vím pH a vím i všechny čtyři disociační konstanty a jde mi o to, kolik látky z celk. množství bude disociovat do 1. stupně, kolik do 2. atd. Tedy ze vztahů pro disoc. konstantu spočítám c(H+) pro první stupeň - ale PROČ PŘIČTU Ka2? A platí to i mezi druhým a třetím, resp. třetím a čtvrtým stupněm (spočítám c(H+) pro druhý stupeň a přičtu Ka3.....??). A pokud se chci dostat k poměrnému zastoupení, co budu brát jako celek? Celkovou koncentraci? Děkuji předem velice velmi :).
Mezek26.11.2015 08:28 Nahlásit
Tak budeme pokračovat: Vezměme si třeba H3PO4: její disociační konstanty jsou
pKa1 = 2,16; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32. Ka1 = 0,00692; Ka2 = 6,166*10^-8; mějme její roztok o c = 0,01M.
Ka1 = 0,00692 = c(H+)*c(H2PO4-)/(c(H3PO4)-c(H+)); protože c(H+) = c(H2PO4-), můžeme psát
0,00692 = c(H+)^2/(0,01 - c(H+)) => c(H+)^2 + 0,00692*c(H+) - 6,92*10^-5 = 0; c(H+) = 0,00555mol/dm3 => pH = 2,25 pochází z disociace do 1. stupně.
Máme tedy roztok, který obsahuje 0,00555mol/dm3 H+ a stejnou koncentraci H2PO4-. Tento ion může dál disociovat.Jeho koncentrace je asi 20x menší než analytická koncentrace H3PO4, a disociační konstanta je menší asi 10^5 menší. Navíc nedisociuje v čistí vodě, ale v roztoku, kde už ionty H+ jsou a posunují disociační rovnováhu proti disociaci. V tomto případě tedy bude kyselina fosforečná disociovat jen do 1. stupně. Do druhého stupně by disociovala až při velkých zředěních, při koncentraci menší než asi 10^-5 mol/dm3 a ani tam by nebylo pH příliš ovlivněno disociací do 2. stupně.
Jiným případem je , pokud je poměr disociačních konstant Ka1/Ka2 menší, než 10^4. Tam už může být vliv znatelný, zejména při menších koncentracích. Tehdy jednak roste stupeň disociace, takže roste koncentrace iontu, schopného další disociace, a kromě toho klesá koncentrace H+. Přičtení Ka2 ke koncentraci H+, pocházející z disociace do 1° tak z části zohledňuje oba faktory. Přesný výpočet by vyžadoval další kvadratickou rovnici pro disociaci do druhého stupně a zpřesnění by, kromě zcela extrémních případů bylo asi nevýznamné.

Je potřeba si uvědomit, že jde o následné vratné reakce, na kterých se kromě samotné kyseliny podílí i autodisociace vody, která případné výpočty dál komplikuje. V případě nutnosti by to nebylo neřešitelné, samozřejmě s pomocí počítače a nějakou iterační metodou. Analytická chemie, která se praktickým využitím těchto rovnováh zabývá, s disociací do třetího stupně neuvažuje. Výjimkou jsou organické kyseliny, které mají disociační konstanty blízko, jako třeba citronová:
pKa 3,06; 4,77; 6,39.

Víc ti k tomu asi neřeknu.
Přidat komentář do diskuze ▾