산과 염기. 약염기 아닐린, C6H5NH2의 짝산의 Ka

산과 염기. 약염기 아닐린, C6H5NH2의 짝산의 Ka

 

 

아닐린 C6H5NH2(Kb = 7.4×10^-10)과 강산이 반응하면

그 짝산인 C6H5NH3+가 형성된다.

0.100 M C6H5NH3+ 용액의 pH를 계산하고

아세트산(Ka = 1.86×10^–5)과 비교하시오,

 

When aniline, C6H5NH2 (Kb = 7.4×10^-10), reacts with a strong acid,

its conjugate acid, C6H5NH3+, is formed.

Calculate the pH of a 0.100 M solution of C6H5NH3+ and

compare it with the pH of acetic acid (Ka = 1.86×10^–5).

 

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약염기의 짝산은 비교적 강한 산이므로,

다음과 같이 가수분해 반응이 일어난다.

C6H5NH3+(aq) + H2O(l) ⇌ C6H5NH2(aq) + H3O+(aq)

 

이 반응의 평형상수는 다음 관계식으로 계산한다.

Kh = Ka = Kw / Kb = (1.0×10^-14) / (7.4×10^-10)

= 1.35×10^–5

 

평형상수 식에 평형에서의 농도를 대입하면,

( 보충설명 http://ywpop.tistory.com/4294 )

K = (x)(x) / 0.100-x = 1.35×10^–5

 

0.100-x ≒ 0.100 으로 가정하고, x를 계산하면,

x = ( (1.35×10^–5)(0.100) )^(1/2)

= 0.00116 = [H3O+]

 

따라서 pH는

pH = -log(0.00116) = 2.94

 

C6H5NH3+의 Ka = 1.35×10^–5

아세트산의 Ka = 1.86×10^–5

이므로, C6H5NH3+는 아세트산보다 약산이다.

(아세트산의 농도가 주어지지 않았으므로,

아세트산의 pH는 계산할 수 없다.)

 

만약 0.100 M acetic acid 용액의 pH를 계산하면,

K = (x)(x) / 0.100-x = 1.86×10^–5

x = ( (1.86×10^–5)(0.100) )^(1/2)

= 0.00136 = [H+]

pH = -log(0.00136) = 2.87

 

C6H5NH3+의 pH = 2.94

아세트산의 pH = 2.87

이므로, C6H5NH3+의 pH는 아세트산보다 높다.