pH kwasu azotowego(V)

[kamil18500]

Roztwór kwasu azotowego(V) o stężeniu \(0,01\frac{mol}{dm^{3}}\) rozcieńczono pięćset tysięcy razy. Oblicz, jak zmieni się pH otrzymanego roztworu.

[korki_fizyka]

1. Jakie ma pH roztwór wyjściowy ?
2. Jakie będzie stężenie po rozcieńczeniu ?
3. Podstawić do wzoru na pH.
4. Odpowiedź końcowa może być podana w 3 wersjach, najprościej to jak zmieni się czyli ile razy zmaleje/wzrośnie lub o ile zmaleje/wzrośnie.

[korki_fizyka]

PS. Zakładam, że wiesz co to jest pH

[michal210]

Cześć, zadanie wydaje się że nie jest wcale takie banalne na jakie wygląda. Poniżej to jak ja bym to zrobił:

Zacznijmy od tego, że jeżeli stężenie 0,01mol/dm3 rozcieńczymy aż 500 000x to rozcieńczymy to tak bardzo, że z tego kwasu już praktycznie nic nie będzie. Będzie to praktycznie sama woda. A skoro tak to nie możemy pominąć stężenia jonów wodorowych jakie pochodzą z dysocjacji wody. pH wody wynosi 7 a to znaczy, że stężenie jonów wodorowych w czystej wodzie jest równe [H]=10^-7. Mała ilość ale w tym przypadku trzeba to uwzględnić bo bardzo bardzo mocno rozcieńczyliśmy kwas.

Kolejna kwestia: w treści zadania niestety nie ma podanej informacji na temat mocy jonowej, w związku z czym nie do końca wiadomo ile wynosi pKw. Ja w takich sytuacjach zawsze zakładam ze pKw jest równe 14. Z tego wynika że iloczyn jonowy wody jest równy Kw=10^-14. Dlaczego tak zakładam że pKw=14? A no dlatego, że pKw zawsze waha się w okolicach 14. Czasami jest trochę większy, czasami trochę mniejszy. Zależy od warunków zadania ale generalnie zawsze waha się w okolicach 14. No dobra to zacznijmy obliczenia. W chemii obliczenia zawsze należy zacząć od napisania reakcji. Mamy tutaj do czynienia z dysocjacją mocnego kwasu i dysocjacją wody w której ustala się równowaga.
HNO3-> H+ + NO3-
H2O<->H+ + OH-

Od razu też policzmy jakie będzie stężenie kwasu po rozcieńczeniu (przyda się to później)

C=0,01/500 000=0,00000002 mol/dm3 ( jak sam widzisz stężenie kwasu po rozcieńczeniu będzie naprawdę bardzo małe)

teraz trzeba napisać stałą równowagi dysocjacji do reakcji powyżej:

K=([H]c * [OH]woda)/[H2O]
[H]woda=[OH]woda to wynika z reakcji dysocjacji wody
K=([H]c * [H])/[H2O]
[H]c=[H]woda+[H+]kwas
[H]c=[H]woda+Ckwas
K*[H2O]=[H]c*[H]woda
Kw=([H]woda+Ckwas)*[H+]woda
[H]^2+[H]*Ckwas-Kw=0
[H]^2+[H]*2*10^-8-10^-14=0
Jak widzisz otrzymaliśmy tutaj równanie kwadratowe. Teraz trzeba obliczyć pierwiastek z delty i dla rozwiązania stężenia. Jedno z nich jest nielogiczne bo wyszłoby że stężenie jest mniejsze od zera co jest niefizycznie ( coś takiego nie istnieje) a drugie wychodzi:
[H]=0,00000011
Mając już stężenie możemy obliczyć pH. W kwestii pH i tego typu obliczeń polecam to: https://fizyka-kursy.pl/kurs/chemia-nieorganiczna-1a
pH=-log[H]=-log[0,00000011]=6,95 czyli jak widzisz kwas o tak niewielkim stężeniu ma praktycznie pH takie jak woda