Hvad er salpetersyre pH-niveau?

$$HNO_2 \rightleftharpoons H^+ + NO_2^-$$

pH-værdien af ​​en svag syre kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

$$pH =-\log[H^+]$$

hvor [H^+] er hydrogenionkoncentrationen i mol pr. liter (M).

Dissociationskonstanten (Ka) for salpetersyrling er 4,5 x 10^(-4) ved 25°C. Ka er et mål for styrken af ​​en syre, og jo mindre Ka er, jo svagere er syren. For salpetersyre:

$$Ka =[H^+][NO_2^-]/[HNO_2]$$

Hvis vi antager, at x er koncentrationen af ​​H^+ og NO2- ioner produceret ved ligevægt, og startkoncentrationen af ​​HNO2 er C, så:

$$[H^+] =[NO_2^-] =x$$

$$[HNO_2] =C - x$$

Substitution af disse koncentrationer i Ka-udtrykket:

$$4,5 \times 10^{−4} =x^2/(C - x)$$

Ved ligevægt er koncentrationen af ​​den konjugerede base, NO2-, lille sammenlignet med startkoncentrationen af ​​HNO2, så vi kan antage, at C ≈ [HNO2] i nævneren. For at forenkle ligningen har vi derfor:

$$x^2 + (4,5 \times 10^{-4})x - (4,5 \times 10^{-4})C =0$$

Løsning for x, hydrogenionkoncentrationen:

$$x =\frac{-b ± √(b^2 - 4ac)}{2a}$$

hvor a =1, b =4,5 x 10^(-4) og c =-(4,5 x 10^(-4))C.

Beregning af hydrogenionkoncentrationen (x):

$$x =\frac{-(4,5 \times 10^{-4}) ± √((4,5 \times 10^{-4})^2 - 4(1)(-4,5 \time 10^{-4 })C)}{2(1)}$$

$$x =\frac{4,5 \times 10^{-4} ± 0,0198C}{2}$$

Da hydrogenionkoncentrationen ikke kan være negativ, tager vi den positive rod:

$$x =\frac{0,0198C + 4,5 \times 10^{-4}}{2}$$

Indsættelse af Ka-udtrykket i ligningen:

$$x =\frac{Ka[HNO_2] + Ka}{2}$$

$$x =\frac{(4,5 \times 10^{-4})[HNO_2] + 4,5 \times 10^{-4}}{2}$$

Ved 25°C:

$$pH =-\log \left(\frac{(4,5 \times 10^{-4})[HNO_2] + 4,5 \times 10^{-4}}{2}\right)$$

For eksempel:

Hvis [HNO2] =0,1 M:

$$pH =-\log \left(\frac{(4,5 \times 10^{-4})(0,1) + 4,5 \times 10^{-4}}{2}\right) =2,85$$

Derfor er pH-værdien af ​​en 0,1 M salpetersyreopløsning ca. 2,85.