[공통 이온 효과] 공통 이온이 존재할 때, pH 계산

[공통 이온 효과] 공통 이온이 존재할 때, pH 계산

0.30 mol CH3COOH + 0.30 mol CH3COONa 용액의 pH

 

 

0.3 mol CH3COOH와 0.3 mol CH3COONa를 넣고,

물을 가해 1.0 L가 되도록 만든 용액의 pH를 구하시오.

단, CH3COOH의 Ka = 1.8×10^(-5)

 

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▶ 참고: 공통 이온 효과

[ https://ywpop.tistory.com/2710 ]

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▶ 약산은 약전해질이고, 가용성 염은 강전해질이기 때문에,

 

 

 

▶ 용액 중, 주요 화학종은? 다수 존재하는 화학종은?

 

 

 

▶ 이중에서, 용액의 pH와 상관있는 화학종은?

> pH와 상관있는 화학종은

약산의 이온화 평형에 존재하는 화학종이다.

 

 

 

▶ H^+ 이온의 농도는

CH3COOH의 이온화 평형에 의해 결정된다.

 

 

> 아세트산의 이온화 이전 농도,

즉 초기 농도에서 아세트산 이온(CH3COO^-)의 농도가

‘0.3’인 것에 주의할 것.

이 값은 염(공통 이온)의 농도이다.

 

 

 

 

 

 

약산은 약전해질이므로,

0.3에 비해 x의 값은 매우 작기 때문에,

무시할 수 있다.

> 0.3 + x ≒ 0.3

> 0.3 – x ≒ 0.3

 

 

 

 

 

 

 

[참고]

▶ 0.3 M CH3COOH 용액의 pH = 2.64

> [H^+] = 2.3×10^(-3) M

 

 

▶ [0.3 M CH3COOH + 0.3 M CH3COONa] 용액의 pH = 4.74

> [H^+] = 1.8×10^(-5) M

 

 

▶ 공통 이온(CH3COO^-) 효과에 의한 CH3COOH의 용해도 감소.

( 또는 공통 이온에 의한 약산의 해리도(이온화) 감소. )

 

 

 

 

[참고]

위 혼합 용액은 약산과 짝염기가 동시에 존재하기 때문에,

완충 용액이다.

 

완충 용액의 pH는 Henderson-Hasselbalch 식으로

간단히 계산할 수 있다.

 

pH = pKa + log([짝염기]/[약산])

( 참고 https://ywpop.tistory.com/1926 )

 

= –log(1.8×10^(-5)) + log(0.3 / 0.3)

= 4.74

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/16873 ] 0.3 M CH3COOH 30 mL + 0.2 M CH3COONa 50 mL 혼합 용액의 pH

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/8125 ] 아세트산 완충 용액의 pH. 평형상수를 이용해 계산

 

 

 

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