삼양성자 산(H3A). pH 9.0에서 가장 많이 존재하는 화학종

삼양성자 산(H3A). pH 9.0에서 가장 많이 존재하는 화학종

 

 

어떤 삼양성자 산(triprotic acid)이 수용액에서 다음과 같은 평형을 가질 때

pH 9.0에서 가장 많이 존재하는 화학종은?

H3A ⇌ H2A^- + H^+ ... pKa1 = 2.0

H2A^- ⇌ HA^2- + H^+ ... pKa2 = 6.0

HA^2- ⇌ A^3- + H^+ ... pKa3 = 10.0

(1) H3A

(2) H2A^-

(3) HA^2-

(4) A^3-

 

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▶ 완충 용액의 pH 범위 (pH range)

pH = pKa ± 1

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7181 )

 

---> pKa3 = 10.0 이고, pH = 9.0 이므로,

일단 답은 HA^2- 또는 A^3- 둘 중 하나.

 

 

 

pH = pKa + log([짝염기]/[약산]

 

 

 

HA^2- ⇌ A^3- + H^+ 에서,

[HA^2-] > [A^3-] 이면,

가령 [HA^2-] = 2 M, [A^3-] = 1 M 이면,

pH = pKa + log([짝염기]/[약산]

= 10.0 + log(1 / 2)

= 9.7

---> pH는 pKa3보다 작다.

 

 

 

[HA^2-] < [A^3-] 이면,

가령 [HA^2-] = 1 M, [A^3-] = 2 M 이면,

pH = pKa + log([짝염기]/[약산]

= 10.0 + log(2 / 1)

= 10.3

---> pH는 pKa3보다 크다.

 

 

 

즉,

pH < pKa 이면, 평형 반응식에 나오는 약산의 양이 더 많고,

pH > pKa 이면, 평형 반응식에 나오는 짝염기의 양이 더 많다.

 

 

 

답: (3) HA^2-

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/7182 ]

다양성자산인 인산(H3PO4)의 산 해리 상수는 각각

Ka1 = 7.5×10^(-3), Ka2 = 6.2×10^(-8), Ka3 = 4.8×10^(-13) 이다.

pH가 7.4인 완충 용액을 제조하기 위해 가장 적절한 조합은?

① H3PO4와 NaH2PO4

② NaH2PO4와 Na2HPO4

③ Na2HPO4와 Na3PO4

④ NaH2PO4와 Na3PO4

 

 

 

 

[키워드] 삼양성자산 기준문서, 삼양성자산 완충용액 기준문서, H3A 완충용액 기준문서