0.034 M H2CO3 용액에 존재하는 모든 화학종의 농도

0.034 M H2CO3 용액에 존재하는 모든 화학종의 농도

0.034 M 탄산 용액에 존재하는 모든 화학종의 농도

 

 

CO2로 포화된, 즉 H2CO3의 초기 농도가 0.034 M인 용액에서 H2CO3, HCO3^-, CO3^2-, H3O^+의 평형 농도를 계산하라.

 

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[1단계 이온화] Ka1 = 4.3×10^(-7)

 

 

ICE 도표를 작성하면,

 

......... H2CO3(aq) . ⇌ . H^+(aq) . + . HCO3^-(aq)

초기(M) . 0.034 .......... 0 ........... 0

변화(M) . -x ............. +x .......... +x

평형(M) . 0.034-x ........ x ........... x

 

 

Ka1 = [H^+][HCO3^-] / [H2CO3] = (x)(x) / (0.034-x)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/4294 )

 

0.034 >>> x 이므로,

(0.034-x) ≒ 0.034 라 가정하면,

4.3×10^(-7) = x^2 / 0.034

x = [(4.3×10^(-7)) × 0.034]^(1/2) = 0.00012

( 0.034 × (5/100) = 0.0017 > 0.00012 ... 5% 검증 ok )

 

 

평형에서,

[H2CO3] = 0.034 – 0.00012 = 0.03388 M ≒ 0.034 M

[H^+] = [HCO3^-] = 0.00012 M

 

 

 

 

[2단계 이온화] Ka2 = 5.6×10^(-11)

 

 

ICE 도표를 작성하면,

 

......... HCO3^-(aq) . ⇌ . H^+(aq) . + . CO3^2-(aq)

초기(M) . 0.00012 ......... 0.00012 ..... 0

변화(M) . -y .............. +y .......... +y

평형(M) . 0.00012-y ....... 0.00012+y ... y

 

 

Ka2 = [H^+][CO3^2-] / [HCO3^-] = (0.00012+y)(y) / (0.00012-y)

 

0.00012 >>> y 이므로,

(0.00012+y) ≒ (0.00012–y) ≒ 0.00012 라 가정하면,

5.6×10^(-11) = (0.00012)(y) / (0.00012) = y

( 0.00012 × (5/100) = 6.0×10^(-6) > 5.6×10^(-11) ... 5% 검증 ok )

 

 

평형에서,

[HCO3^-] = [H^+] = 0.00012 M

[CO3^2-] = 5.6×10^(-11) M

 

 

 

 

정리하면,

[H2CO3] = 0.034 M

[HCO3^-] = 0.00012 M

[CO3^2-] = 5.6×10^(-11) M

[H^+] = 0.00012 M

 

 

 

[계산공식]

 

[H2CO3] = H2CO3의 초기농도(C)
[HCO3^-] = [Ka1 × C]^(1/2)
[CO3^2-] = Ka2
[H^+] = [Ka1 × C]^(1/2)

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/12708 ] 5.0 M H3PO4 용액에 존재하는 모든 화학종의 농도

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/4278 ] 탄산의 구조식

 

 

 

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