Растворы сильных кислот

Сильные кислоты (HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄ и т. д.) в растворах полностью диссоциируют на ионы:

HAn + S > HS⁺ + An-,.

где HAn — молекула кислоты;

S — молекула растворителя.

В водных растворах диссоциация молекул сильной кислоты НАn представляется уравнением:

НАn + Н₂О > Н₃О⁺ + Аn-, (7).

что часто в упрощенном виде записывается как НАn > Н⁺ + Аn-.

Зная молярную концентрацию сильной кислоты в растворе и уравнение её диссоциации (7), легко рассчитать концентрацию ионов в растворе по уравнениям (1) и ионную силу раствора по формуле (3). Коэффициенты активности ионов можно определить по справочнику или рассчитать по формулам (4−6). Зная концентрации ионов и их коэффициенты активности, по формуле (2) определяются активные концентрации ионов.

Для кислоты НАn, диссоциирующей по уравнению (7), имеем:

a(H₃O⁺) = C (H₃O⁺)•f (H₃O⁺) = C (HAn)•f (H₃O⁺).

a(An-) = C (An-) f (An-) = C (HAn)•f (An-). (8).

Если в водном растворе сильной кислоты нет других источников ионов Н₃О⁺ кроме кислоты НАn или ими можно пренебречь (ионизация воды, ионизация слабой кислоты, гидролиз соли), то рН такого раствора вычисляется по формуле:

рH = - lg a(H₃O⁺) = - lg [C (HAn)•f (H₃O⁺)]. (9).

При концентрации кислоты НАn меньше 10^-6 моль/л нельзя пренебречь концентрацией ионов оксония Н₃О⁺, образующихся вследствие ионизации воды по уравнению Н₂О + Н₂О Н₃О⁺ + ОН-.

В этом случае из уравнения электронейтральности.

[H₃O⁺] = [OH-] + [An-],.

после подстановки в него значений.

[An-] = C (HАn), и [OH-] = (IС = 10−6, f (X) = 1).

получаем квадратное уравнение вида.

[H₃O⁺]² — C (HAn)[H₃O⁺] - K_w = 0.

Решая его относительно [H₃O⁺], получаем.

(10).

Так как в рассматриваемом случае активность ионов H₃O⁺ равна их равновесной концентрации, то для вычисления рН раствора используем формулу рН = - lg[H₃O⁺], (11).

подставляя в нее значение [H₃O⁺], полученное из уравнения (10).