0.1 M Na2CO3 용액의 pH

0.1 M Na2CO3 용액의 pH

pH of 0.1 M Na2CO3 solution

 

 

탄산 이온(CO3^2-)은 물속에서 염기로 작용하여 탄산수소 이온을 형성하며, 이것은 순차적으로 탄산(H2CO3)을 생성한다.

 

CO3^2-(aq) + H2O(l) ⇌ HCO3^-(aq) + OH^-(aq) ... Kb1 = 3.4×10^-4

HCO3^-(aq) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq) + OH^-(aq) ... Kb2 = 3.6×10^-8

 

0.1 M 탄산소듐(Na2CO3) 용액의 pH는 얼마인가?

 

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Na2CO3는 가용성염이므로, 물에서 거의 100% 이온화됩니다.

Na2CO3(aq) → 2Na^+(aq) + CO3^2-(aq)

 

 

[Na2CO3] = [CO3^2-] = 0.1 M

 

 

약산의 짝염기인 CO3^2- 이온은 물과 가수분해 반응이 일어납니다.

CO3^2-(aq) + H2O(l) ⇌ HCO3^-(aq) + OH^-(aq) ... Kb1 = 3.4×10^-4

( 약산의 짝염기는 비교적 강한 염기이므로 )

 

 

이 반응의 평형상수 식은 다음과 같습니다.

Kb1 = [HCO3^-][OH^-] / [CO3^2-] = (x)(x) / (C-x)

( 식 설명 http://ywpop.tistory.com/4294 )

 

 

3.4×10^-4 = x^2 / (0.1)

x = [(3.4×10^(-4)) (0.1)]^(1/2)

= 0.00583095 M = [OH^-]

 

 

pH = 14 – pOH

= 14 - (-log(0.00583095))

= 11.77

 

 

답: pH = 11.77

 

 

[참고]

HCO3^-(aq) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq) + OH^-(aq) ... Kb2 = 3.6×10^-8

---> 여기서 이온화되는 [OH^-]는 매우 작기 때문에, 무시.

 

HCO3^-(aq) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq) + OH^-(aq) ... Kb2 = 3.6×10^-8
Kb2 = [H2CO3][OH^-] / [HCO3^-] = (x)(x) / (C-x)
3.6×10^-8 = x^2 / (0.00583095)
x = [(3.6×10^(-8)) (0.00583095)]^(1/2)
= 0.0000144884 M = [OH^-]
 

0.00583095 + 0.0000144884 = 0.0058454384 M
 

pH = 14 - (-log(0.0058454384)) = 11.77