pH Hesabı - mumin.kimyam.netmumin.kimyam.net/uploads/6/9/0/6/6906133/16-ph_hesabi.pdf · M.DEMİR(ADU) 16-PH HESABI 2 z1.Kuvvetli asit ve baz çözeltilerinde pH hesabı z2.Zayıf

M.DEMİR(ADU) 16-PH HESABI 1

pH HesabıProf. Dr. Mustafa DEMİR


1. Kuvvetli asit ve baz çözeltilerinde pH hesabı2. Zayıf asit çözeltilerinin pH’ı3. Zayıf Baz Çözeltisinin pH’ı4. Zayıf asidin tuzunu içeren bir çözeltinin pH’ınınhesabı5. Zayıf bir bazın tuzunu içeren çözeltinin pH’ı6. Zayıf bir asit ile bazın tuzunu içeren çözeltinin pH’ı7. AMFİPROTİK TUZ ÇÖZELTİLERİNİN PH LARININ HESAPLANMASI


1.Kuvvetli asit ve baz çözeltilerinde pHhesabı

Örnek : 0.001 M NaOH çözeltisinin pH’ınedir?


Meydana gelen OH- tamamen protolizeuğradığından COH= 0.001 M’dır.

[ ] −−=⇒−= OHapOHOHpOH loglog

11=pH3=pOH


2. Zayıf asit çözeltilerinin pH’ı

+− +⇔+ OHBOHA 32

OHA

BOHa aa

aaK

2

3−+

= OHOH Ca22

1==

+−=OHA CCC

3

+

+

−=

OH

BOHa CC

CCK

3

3


OHB CC3

=

+

+

−=

OH

OHa CC

CK

3

32

( )++ −=

OHaOH CCKC3

32

( )++ −=OHaOH

CCKC33

[ ( ) ] 2/1

33++ −= OHaOH CCKC

( )[ ] 2/1

33loglog ++ −−=−= OHaOH CCKCpH


( )⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+−= +OHa CCKpH

3loglog

21

ihmal edilirse

CKpH a log21

log21

−−=

pCpKpH a 21

21

+=

( )CpKpH a log21

−=

( )pCpKpH a +=21


Örnek: 0.01 M Borik asit çözeltisinin pH’ınedir? pKa=9.23

( )CpKpH a log21

−=

( )01.0log23.921

−=pH

( )( )23.112

1223.9

21

=+=pH

61.5=pH


3. Zayıf Baz Çözeltisinin pH’ı

−− +⇔+ OHAOHB 2

12=OHa

OHB

OHAb aa

aaK

2

−−

=ca ≈

OHB CCC −=−− = OHA CC

−

−

−=

OH

OH

CCC

Kb2


Kb yeterince küçük ise C-COH- deki COH

- ihmal edilebilir. Bu durumda

CKC bOH.−

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−= CKpOH b .log21

( ) 2/1loglog CKCpOH bOH =−=

[ ]CKpOH b loglog21

−−=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +−= CKpOH b loglog21

( )CppOHbK log

21

−=( )CpKpKpH bsu log

21

−−=

pKsupOHpH =+ olduğundan


Örnek: 0.01 M amonyak çözeltisinin pH’ınedir? pKb=4.8

( )logC21

su −−= bpKpKpH

( )01.0 log8.42114 −−=pH

( )

6.10

4.31428.421

14

=

−=+−=

pH

pH


4. Zayıf asidin tuzunu içeren bir çözeltinin pH’ının hesabı

Zayıf asidin tuzu; zayıf bir baz olan anyonunu içerir. Dolayısıyla zayıf bir baz içeren çözeltilerin pH’ı gibi düşünülebilir.

( )

veya*

logC21

susu

su

pKpKpKKKK

pKpKpH

baba

b

=+=

−−=

olduğundan

ab pKpKpK −= su olur.


( )logC21

su ++= apKpKpH bulunur.


Örnek: 0.001 M NaAc çözeltisinin pH’ınedir? pKa=4.76

( )

( ) ( )76.1521

376.41421

log0.00176.41421

=−+=

++=

pH

pH

88.7=pH


5.Zayıf bir bazın tuzunu içeren çözeltinin pH’ıZayıf bir bazın tuzu; zayıf bir asit olan katyonunu içerir. Dolayısıyla zayıf bir baz içeren çözeltinin pH’ı gibi düşünülebilir.

Hatırlarsak

( )logC21

−= apKpH idi.

suba pKpKpK =+ olduğundan

( )logC21

−−= bsu pKpKpH bulunur.


Örnek: 0.01 M NH4Cl çözeltisinin pH’ınedir? pKb= 4.8

( )

( )28.41421

0.01 log8.41421

+−=

−−=

pH

pH

6.5=pH


5.Zayıf bir asit ile bazın tuzunu içeren çözeltinin pH’ı

Böyle bir çözelti hem zayıf katyon asit(A1), hem de zayıf anyon baz (B2) içerir. Bunlar birbiriyle protolize girerler.

2121 ABBA +⇔+

21 BA CC = 21 AB CC =Bu nedenle;

veyazılabilir.


Öte yandan anyon ve katyonun su ile olan protolizdengeleri de vardır.

-221

3121

OHHB

HBOH

+⇔+

+⇔+ +

AO

OA

2

2

2

1

31

1

.K

.b

B

OHA

A

OHB

a C

CC

C

CCK

−+

==

taraf tarafa bölünürse;


2111 BC ABA CCC == olduğundan

−

+

=OH

OH

b

a

C

C

K

K3

2

1


−+=OHOHsu CCK .

3olduğundan

+

− =OH

suOH C

KC

3

+

+

=

OH

su

OH

b

a

CK

C

K

K

3

3

2

1

su

OH

b

a

KC

K

K +

= 3

2

12


2

1

3

.

b

sua

OH K

KKC =+

2/1

2

1.

log ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

b

sua

K

KKpH

( )[ ]⎭⎬⎫

⎩⎨⎧ −−=

21log.log

21

bsua KKKpH

[ ]⎭⎬⎫

⎩⎨⎧ −+−=

21logloglog

21

bsua KKKpH


( )21

logloglog21

bsua KKKpH +−−=

( )212

1bsua pKpKpKpH −+=


suab KKK =22

. olduğundan

suab pKpKpK =+22

22 absu pKpKpK =−

( )212

1aa pKpKpH += elde edilir.


Görüldüğü gibi böyle bir tuzun çözeltisinin pH’ı, derişime bağlı değildir. Ancak bu, çok küçük olmayan tuz derişimleri için geçerlidir. Seyreltik çözeltilerde ;

2121 ve abba CCCC ==

varsayımları geçerli değildir.


Örnek: 0.01 M NH4Ac çözeltisinin pH’ı nedir? pKa NH4 için 9.25; HAc için pKa=4.75

( ) 00.7 75.425.921

=⇒+= pHpH

İki değerlikli bir asidin ara kademesini içeren çözeltilerin pH’ larının hesaplanmasında benzer eşitlik elde edilir.

( )212

1aa pKpKpH +=


Örnek: 0.1 M NaHCO3 çözeltisinin pH’ınedir?

3.10pK 4.621 a ==apK

( ) 35.830.104.621

=⇒+= pHpH


7. AMFİPROTİK TUZ ÇÖZELTİLERİNİN PH LARININ HESAPLANMASI

Hem asidik hem de bazik özellik gösteren tuzlara amfiprotik(amfoterik) tuzlar denir.Bu tür tuzlar çok değerlikli asit ve tuzların nötürleştirilmeleri sırasında oluşur.


( ) OHAOHHA 32

21 +⇔+ −−

Örneğin H2A asidi NaOH ile nötürleştirilirse;

H2A+NaOH→NaHA+H2A

Oluşan HA- iyonu;

( ) −− +⇔+ OHAHOHHA 222

gereğince asit veya baz oluşabilir.Benzer şekilde;


Benzer şekilde;

( ) +−− +⇔+ OHCOOHHCO 33233

( ) −+⇔+ OHCOHOHHCO 32234( ) −+− +⇔+ 2

432425 HPOOHOHPOH

( ) −− +⇔+ OHPOHOHPOH 432426

( ) −+− +⇔+ 3432

247 POOHOHHPO

( ) −−− +⇔+ 422248 POHOHOHHPO

oluştura bilir.


Görüldüğü gibi bunlardan birine göre ortamda ,diğerlerine göre OH-

bulunacaktır.Bu durumda çözelti hangi özelliği gösterecektir? Burada belirleyici olan her birinin denge sabiti değerleridir.


Örnek

12 aKHAHAH −+ +⇔

22

aKAHHA −+− +⇔

+−− +⇔+ OHAOHHA 32

2

[ ] [ ][ ]−

−+

=HA

AOHKa

23

2

−− +⇔+ OHAHOHHA 22[ ] [ ]

[ ] 1

22 Ka

K

HA

OHAHK SU

b ==−

−

bazikKK ab →⟩ 22

asidikKK ba →⟩ 22


Amfoterik bir tuz çözeltisinin PH sınıhesaplamak için sistematik yaklaşım uygundur.


+−− +⇔+ OHAOHHA 32

2

−− +⇔+ OHAHOHHA 22−+ +⇔ OHOHOH 322

[ ] [ ][ ]

)1(32

−

−+

=HA

AOHKa

[ ] [ ][ ]

)2(2

12

−

−

==HA

OHAHKK

Ka

sub


[ ] [ ] 14100.1 −−+ ×=OHH

[ ] [ ] [ ]−− ++=→ 22 AAHHACkütle aHAN

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] )3(2 23

−−−++ ++=+→ OHAHAOHNayük

aAHNaNCC =+ olduğundan

[ ] [ ] [ ] [ ] )4(2 23

−−−+ ++=+ OHAHAOHC aHAN

[ ] [ ] )5(−+= OHHK SU


Bilinmeyenler:[HA-], [H2A], [A2-], [H3O], [OH-] denklem sayısı 5 tir. Ancak uzun ve zahmetli bir yoldur.Yöntem ; yaklaştırma yapılabilir.


Çözüm: Yük denkliği eşitliğinden ,kütle denkliği eşitliğini ;yani denklem 4 den ,denklem 3 ü çıkaralım;

[ ] [ ] [ ] [ ]−−−+ ++=+ OHAHAOHC aHAN2

3 2

[ ] [ ] [ ]−− ++= 22 AHAAHC aHAN

[ ] [ ] [ ] [ ] )6(22

3 AHOHAOH −+= −−


2 nolu eşitlikten [H2A] çekelim;

[ ] [ ][ ]

[ ]

[ ][ ] [ ] [ ]

[ ]−−−+

−

−

−

−

×===OHK

HAOHH

OH

HAKK

OH

HAKAH

a

a

SU

b 1

1

122

[ ] [ ] [ ]1

32 Ka

HAOHAH

−+

=

.


1 nolu denklemden [A2-] çekelim;

[ ] [ ][ ]+

−− =

OH

HAKaA3

22

bu değerleri ve Ksu yu 6 nolu denklemde yerine koyalım.

[ ] [ ] [ ] [ ]AHOHAOH 22

3 −+= −−+

[ ] [ ][ ] [ ]

[ ] [ ]1

3

33

23

Ka

HAOH

OH

K

OH

HAKaOH SU

−+

++

−+ −+=


[ ] [ ] [ ] [ ]1

32

23 Ka

HAOHKsuHAKaOH

−+−+ −+=

[ ] [ ] [ ] KsuHAKaKaHAOH +=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+ −

−+

21

23 1

[ ] [ ][ ]

1

23

1Ka

HA

KsuHAKaOH−

−+

+

+=


Varsayım:

[ ] [ ]111

11)KaHA

KaHA

KaC

i aHAN−−

≅+⇒⟩⟩

aHANSUaHANSUaHAN CKaKCKaKCKaii ⋅≅+⋅⇒⟩⟩⋅ 222)

bu durumda;


[ ] [ ][ ]

1

23

KaHA

HAKaOH−

−+ =

[ ] 123 KaKaOH ⋅=+


☺ Örnek:0,10 M NaHCO3 çözeltisinin PH ı nedir? (Ka1=4,45×10-7 , Ka2 = 4,69×10-11)


Çözüm:Hatırlarsak

[ ][ ]

1

23

1Ka

HA

KCKaOH SUaHAN

−

+

+

+⋅=

eşitliğinin basitleştirilmiş şekli;

[ ] idiKaKaOH 213 ⋅=+


Burada Varsayım:

[ ] [ ] ?111

>−−≅+−−

KaHA

KaHA

?22 >−−≅+ aHANSUaHAN CKaKCKa


Kontrol:

[ ]2247192247191

1045,41,011) 7

1

3 ≅+=×

+=+ −KaNaHCO

i

141211 100.11069,41,01069,4) −−− ×⟩⟩×=××ii


Sonuç:

[ ] 19117213 1056,41069,41069,4 −−−+ ×=×⋅×=⋅= KaKaOH

[ ] 34,81056,4 193 =⇒×= − PHOH


Soru:1.0×10-3 M Na2HPO4 çözeltisinin PH ınedir? (Ka1=7,11×10-3;Ka2=6,32×10-8

Ka3=4,5×10-13)


[ ] [ ][ ] 22

4

42

2

4222

4

KaKsu

HPO

OHPOHKb

OHPOHOHHPO

==

+⇔+

−

−−

−−−

[ ] [ ][ ]−

+−

−−

=

+⇔+

24

33

4

3

33

422

4

HPO

OHPOKa

OHPOOHHPO


Çözüm:

[ ] 323 KaKaOH ⋅=+

kullanılabilir mi ?


Varsayım kontrolü:

[ ] [ ]2

24

1

241

KaHPO

KaHPO −−

≅+

[ ] 1158221032,6

100.18

324 ⟩⟩=

××

= −

−−

KaHPO

143133 100.1100.1105,42

4

−−− ×+×××=+⋅ − KsuCKaHPO

⇒×⟨×= −− 1416 100.1105,4 geçerli değil.


O halde uygun çözüm gerekli.

[ ][ ]

2

42

3

3

1

42

KaHPONa

KsuCKaOH

HPOaN

+

+⋅=+

[ ] ( )( )8

3

14313

3

1032,6100.11

100.1100.1105,4

−

−

−−−+

××

+

×+××=OH


⇒×=×

=

××

×+×=

−−

−

−

−−+

1914

8

3

1416

3

106,615822

10045,1

1032,6100.1

100.1105,4][ OH

[ ] .09,91012,8 103 durPHOH =⇒×= −+


Doğrudan çözülseydi:

[ ]( )( ) 20138

323

1084,2105,41032,6 −−−

+

×=××=

⋅= KaKaOH

[ ] 77,91068,1 103 =⇒×= −+ PHOH

.7%107%10077,909,9 edilemezkabulhata⇒

×=


Soru: 0,01 M NaH2PO4 çözeltisinin PH ınedir?(Ka1=7,11×10-3, Ka2 = 6,38×10-8 , Ka3 = 4,5×10-13)


Çözüm:

−− +⇔+ OHPOHOHPOH 43242

[ ] [ ][ ] 1

42

31 Ka

Ksu

POH

OHOHKb ==

−

−+

[ ] [ ][ ]−

−+

=

42

243

2

POH

HPOOHKa

−+− +⇔+ 243242 HPOOHOHPOH

[ ] ?213 irmiyizkullanabilKaKaOH ⋅=+


Varsayım kontrolü:

[ ] [ ][ ]

1

42

4223

1Ka

POH

KsuPOHKaOH

−

−+

+

+⋅=

146,1146,11011,7

01.03 ≠+⇒=

× −

( )( ) 14108 100.11038,601.01038,6 −−− ×⟩⟩×=×

o halde basit şekil kullanılamaz.


Kısmen basitleştirilerek kullanılabilir.Yani;

[ ][ ][ ]

1

42

422

3

1Ka

POH

POHKaOH

−

−

+

+

=

( )( )

( )

101010

3

8

10626,2406,2

1032,6406,111032,6

1011,701.01

01.01032,6 −−−

−

−

×=×

=+×

=

×+

×=

[ ] 79,41061,1 53 =⇒×= −+ PHOH

Documents

pH Hesabı - mumin.kimyam.netmumin.kimyam.net/uploads/6/9/0/6/6906133/16-ph_hesabi.pdf · M.DEMİR(ADU) 16-PH HESABI 2 z1.Kuvvetli asit ve baz çözeltilerinde pH hesabı z2.Zayıf