Beregning af pH af en ammoniakopløsning ved hjælp af basedissociationskonstanten (Kb)

Af bidragyder | Opdateret 30. august 2022

Ammoniak (NH₃) er en flygtig gas, der let opløses i vand og fungerer som en svag base. Ligevægten i vandig opløsning er repræsenteret ved reaktionen:

NH₃ + H₂O ⇌ NH4⁺ + OH⁻

Surheden eller basiciteten af den resulterende opløsning udtrykkes som pH, den negative base-10-logaritme af hydrogenionkoncentrationen ([H⁺]). For baser er basisdissociationskonstanten (Kb) defineret som:

Kb =[NH4+][OH⁻]/[NH3]

hvor parenteserne angiver molære koncentrationer. Kb er temperaturafhængig og er normalt opstillet ved 25°C. For ammoniak er Kb =1,8 x 10⁻⁵.

Trin 1 – Estimer den oprindelige produktperiode

Multiplicer Kb-værdien med den totale ammoniakkoncentration (Cₜ =[NH₃] + [NH₄⁺]) og med 4. Faktoren 4 kommer fra en kvadratisk tilnærmelse, der bruges, når basen er svag, og ioniseringen er lille. For eksempel, hvis Cₜ =0,10M:

Produktterm =4 × Kb × Cₜ =4 × 1,8×10⁻⁵ × 0,10 =7,2×10⁻⁶.

Trin 2 – Beregn den omtrentlige hydroxidkoncentration

Tag kvadratroden af produktleddet for at tilnærme koncentrationen af hydroxidioner ([OH⁻]):

[OH⁻] ≈ √(7,2×10⁻⁶) =2,683×10⁻³M (afrundet til nærmeste tusindedel).

Trin 3 – Forfin hydroxidværdien

Træk Kb-værdien fra den foreløbige [OH⁻] og divider med 2 for at opnå en mere nøjagtig [OH⁻] (dette korrigerer for det lille bidrag af Kb til ionproduktet):

[OH⁻] =(2,683×10⁻³ – 1,8×10⁵) / 2 =1,333×10⁻³M.

Trin 4 – Bestem hydrogenionkoncentrationen

Brug ionproduktkonstanten for vand (Kw =1,0×10⁻¹⁴M²) til at finde [H⁺]:

[H⁺] =Kw/[OH⁻] =1,0×10⁻¹⁴ / 1,333×10⁻³ =7,502×10⁻¹¹M.

Trin 5 – Beregn pH

Beregn endelig pH som den negative base-10-logaritme af [H⁺]:

pH =–log₁₀(7,502×10⁻¹¹) =10,12.

Således har en 0,10M ammoniakopløsning ved 25°C en pH på ca. 10,12.