Kémiások? Mennyi az alábbi oldat pH-ja? a) 150,0 cm3 0,200 mol/dm3 koncentrációjú ammónia-oldatot és 250,0 cm3 0,100 mol/dm3 koncentrációjú ammónium-klorid-oldatot elegyítünk

ChatGPT:

A pH kiszámításához először meg kell határoznunk a keletkező oldat összkoncentrációját, majd pedig a hidrogénion-koncentrációt.

Ammónia-oldat:

Mennyisége: 150,0 cm3150,0cm3

Koncentrációja: 0,200 mol/dm30,200mol/dm3

n1=c1⋅V1n1​=c1​⋅V1​

n1=0,200 mol/dm3⋅0,150 dm3n1​=0,200mol/dm3⋅0,150dm3

Ammónium-klorid-oldat:

Mennyisége: 250,0 cm3250,0cm3

Koncentrációja: 0,100 mol/dm30,100mol/dm3

n2=c2⋅V2n2​=c2​⋅V2​

n2=0,100 mol/dm3⋅0,250 dm3n2​=0,100mol/dm3⋅0,250dm3

Összkoncentráció:

co¨ssz=n1+n2V1+V2co¨ssz​=V1​+V2​n1​+n2​​

co¨ssz=0,200 mol+0,100 mol0,150 dm3+0,250 dm3co¨ssz​=0,150dm3+0,250dm30,200mol+0,100mol​

Hidrogénion-koncentráció:

[H+]=10−pH[H+]=10−pH

pH=−log⁡[H+]pH=−log[H+]

A pH kiszámításához szükség van a hidrogénion-koncentrációra. Az összkoncentráció alapján ezt könnyedén meghatározhatjuk.

A következő lépésekben végrehajthatod a számításokat. Az eredmények alapján megkapod az oldat pH-ját. Ne feledd, hogy az ammónia egy gyenge bázis, és a hidrolíziséből adódóan hidroxidionokat termelhet. Ezt figyelembe kell venni a pH számításakor.

Bing:

Az ammónia-oldat és az ammónium-klorid-oldat elegyítésekor az ammónia és az ammónium-klorid között egyensúly alakul ki. Az egyensúlyi reakció egy lehetséges megfogalmazása:

NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-

Az ammónia-oldatban az ammónia disszociációja miatt OH- ionok keletkeznek, míg az ammónium-klorid-oldatban a hidrogénionok (H+) és az ammóniumionok (NH4+) jelen vannak. Az elegyítés során az ammónia-oldatból OH- ionok, az ammónium-klorid-oldatból pedig H+ ionok kerülnek a közös oldatba. Az OH- és H+ ionok reakcióba lépnek, és vízmolekulákat képeznek. Az OH- és H+ ionok koncentrációja meghatározza a közös oldat pH-ját.

Az OH- és H+ ionok koncentrációja a következő módon számítható ki:

OH- koncentrációja: c(OH-) = c(NH3) * Kb / (c(NH3) + c(NH4+))

H+ koncentrációja: c(H+) = c(NH4+) * Ka / (c(NH3) + c(NH4+))

Ahol Kb az ammónia báziskonstans értéke, Ka az ammóniumsavasságkonstans értéke, c(NH3) az ammónia-oldat koncentrációja, c(NH4+) az ammónium-klorid-oldat koncentrációja.

Az ammónia báziskonstans értéke Kb = 1,8 * 10^-5 1. Az ammóniumsavasságkonstans értéke Ka = 5,6 * 10^-10 1.

Az ammónia-oldat koncentrációja c(NH3) = 0,200 mol/dm3, az ammónium-klorid-oldat koncentrációja c(NH4+) = 0,100 mol/dm3.

Az OH- koncentrációja: c(OH-) = 0,200 * 1,8 * 10^-5 / (0,200 + 0,100) = 4,32 * 10^-6 mol/dm3.

Az H+ koncentrációja: c(H+) = 0,100 * 5,6 * 10^-10 / (0,200 + 0,100) = 1,87 * 10^-11 mol/dm3.

A pH értéke a hidrogénion-koncentráció alapján számítható: pH = -log10(c(H+)) = 10,73.

Tehát az elegyített oldat pH-ja kb. 10,73.

Bard:

Az ammónia és az ammónium-klorid egy sósav-ammónia-puffer rendszert alkotnak. A pufferrendszerek pH-ja az oldat összetételétől függően állandó marad. A pufferrendszer pH-ját az alábbi képlettel lehet kiszámítani:

pH = pKa + log([A-]/[HA])

ahol:

pH: a pufferrendszer pH-ja

pKa: a pufferrendszer disszociációs állandója

[A-]: a pufferrendszer bázikus komponensének koncentrációja

[HA]: a pufferrendszer savas komponensének koncentrációja

Az ammónia-ammónium-pufferrendszer disszociációs állandója 9,25.

Az elegyítés után a pufferrendszerben lévő ammónia és ammónium-klorid koncentrációi a következők lesznek:

[A-] = (0,200 mol/dm3) * 150,0 cm3 / 400,0 cm3 = 0,0750 mol/dm3

[HA] = (0,100 mol/dm3) * 250,0 cm3 / 400,0 cm3 = 0,0625 mol/dm3

Behelyettesítve ezeket az értékeket a képletbe, a pufferrendszer pH-ja a következőképpen adódik:

pH = 9,25 + log(0,0750/0,0625)

pH = 9,25 + 0,16

pH = 9,41

Tehát a pH értéke 9,41 lesz.

Megjegyzés: Az eredmény ugyanaz lenne, ha az ammónia- és az ammónium-klorid-oldat koncentrációit megcserélnénk.