19264 skanuj0066 (14)

128 8. Równownąl Jonowo w rozcieńczonych roztworach wodnych

pH--lo_g3,420-IO-'-3,47

c

HCO

mol

^CHOOOH

dm³

WERYFIKACJA ZAŁOŻENIA UPRASZCZAJĄCEGO

Należy sprawdzić wartość stosunku jonów oksoniowych do wodorotlenkowych:

^coh- 2.924-10"

Jak widać, założenie upraszczające (2.8) jest słuszne.

Obliczone wartości stężeń c_Hj(),, ^cncoo" ^coir P°<^ls,*^wia do równania bilansu ładunków (2.5):

lewa strona bilansu L=3,420-10"⁴ + 2,924-10"¹¹ = 3,420-MT⁴,

prawa strona bilansu* P*= 3,420-10^.----------------------

Stężenie jonów wodorotlenkowych jest znacznie niniejsze od stężeń pozostałych składników (L - P). Założenie (2.9) nie wpływa na dokładność wyników.

Odpowiedź

W roztworze kwasu mrówkowego o stężeniu formalnym c = l*l(T* mol/dm³ stężenia poszczególnych składników wynoszą:    " 55,34 mol/dm¹, c,_IC00H ■

6,578-lff⁴ mol/dm’, c_HC0O. = 3_>420-l(T‘'SoVdmV ^_H- = 2,924-HT" mol/dm’, c - 3,420' 10- mol/dm⁵, pH =■ 3,47.

tljO

Przykład 3

Obliczyć stężenia równowagowe wszystkich składników wodnego roztworu .amoniaku (NHj) o stężeniu c = 0,06 mol/dm³.

Kw-1.010^, K*=l,81<r⁵.

MODEL STBCHIOMETRYCZNY

Amoniak w roztworze wodnym ulega reakcji protolizy. Ponieważ jest słabym elektrolitem, proces ten przebiega niecałkowicie i w roztworze ustala się równowaga:

NH_a+HjO NHj* + OH^-    (3.1)

Równocześnie ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy wody:

2H2O ** HjO* + OH"    (3.2)

Składniki roztworu: jony NH|*» HjO^ł, OH", cząsteczki nkzdysocj cwanego NHj iHjO.

MODEL MATEMATYCZNY Opis równowagi

Równowagę reakcji protolizy amoniaku opisuje stała protolizy K* wyrażona wzorem (patrz równanie (18)):

K_b=*^Cwt ^C°^H~ ,    (33) '

°W|

natomiast równowagę reakcji autoprotolizy wody - iloczyn jonowy wody Kw równanie (9):

_____________ _____________ (3.4)

Bilans materiałowy. Amoniak występuje w roztworze w postaci niezdysocjo-wanej NHj 1 zdysocjowanej NH4*. Stężenie formalne amoniaku można wyrazić jako sumę stężeć :

^C”^CNK, ^+Cn„J    OS)

Przyjęto, że stężenie wody jest stałe i wynosi c_Hj0 “ 5534 mol/dm\

-Bilans ładunków. Zgodnie z równaniem (1):    -»■*

^CH« ^+cH^“°c»r    M

Ostatecznie model matematyczny stanowi układ równań (3.3) + (3.6).

Ocena kompletności modela matematycznego. Model matematyczny wiąże w czterech niezależnych liniowo równaniach siedem wielkości: K* K_w, c, c^.,

^chh| » ⁶oh* * ^cmh, » ^z których trzy pierwsze stanowią dane, a dalsze cztery niewiadome. Model matematyczny jest kompletny.