약산-약염기의 염 용액의 pH. 0.250 M NH4F 용액의 pH ★

약산-약염기의 염 용액의 pH. 0.250 M NH4F 용액의 pH

 

 

 

[참고] 약산-약염기의 염 용액의 pH

[ https://ywpop.tistory.com/4233 ]

 

 

 

NH4F는 가용성 염이기 때문에,

물에서 거의 100% 이온화된다(고 가정한다).

NH4F(s) + H2O(l) → NH4^+(aq) + F^-(aq)

 

 

 

따라서

[NH4F] = [NH4^+] = [F^-] = 0.250 M

 

 

 

NH4^+는 약염기(NH3)의 짝산(비교적 강한 산)이므로,

물과 가수분해 반응이 일어난다.

NH4^+(aq) + H2O(l) ⇌ NH3(aq) + H3O^+(aq) ... ①

( 참고: 가수분해 https://ywpop.tistory.com/5502 )

 

Kh = Ka = Kw / Kb

= (1.0×10^(-14)) / (1.8×10^(-5))

= 5.6×10^(-10)

( Kb for NH3 = 1.8×10^(-5) )

 

 

 

F^-는 약산(HF)의 짝염기(비교적 강한 염기)이므로,

물과 가수분해 반응이 일어난다.

F^-(aq) + H2O(l) ⇌ HF(aq) + OH^-(aq) ... ②

 

Kh = Kb = Kw / Ka

= (1.0×10^(-14)) / (7.1×10^(-4))

= 1.4×10^(–11)

( Ka for HF = 7.1×10^(-4) )

 

 

 

 

※ 약산-약염기의 염 용액의 pH는

약산과 약염기의 상대적 세기에 따라 용액의 pH가 결정된다.

---> Ka / Kb, 이렇게 계산해서 어느 것이 더 센지 비교해보자.

---> 또는 Ka / Kb, 이렇게 계산해서 [H^+]에 대해 정리해보자.

 

 

 

 

①, ② 반응의 평형상수 식을 작성하면,

Ka(NH4^+) = [NH3] [H^+] / [NH4^+]

 

Kb(F^-) = [HF] [OH^-] / [F^-]

 

 

 

Kw = [H^+] [OH^-]

 

[OH^-] = Kw / [H^+]

 

 

 

Ka(NH4^+) / Kb(F^-) 식을 써보면,

 

 

 

300x250

 

 

위 식을 정리하면,

Ka(NH4^+) / Kb(F^-)

= ([NH3] [F^-] [H^+]^2) / (Kw × [NH4^+] [HF])

 

[H^+]^2 = (Kw × Ka(NH4^+) [NH4^+] [HF]) / (Kb(F^-) [NH3] [F^-])

 

 

 

 

[NH4^+] = [F^-] = 0.250 M

---> 소거 (cancel out)

 

[NH3] = [HF] = x

---> 가수분해 결과 생성되는 양이 매우 작기 때문에 무시하면,

 

 

 

 

[H^+] = [ Kw × Ka(NH4^+) / Kb(F^-) ]^(1/2) ... ③

= [ [(1.0×10^(-14)) (5.6×10^(-10))] / (1.4×10^(-11)) ]^(1/2)

= 6.3×10^(-7) M

 

 

 

pH = –log[H^+]

= –log(6.3×10^(–7)) = 6.2

 

 

 

③ 식의 양변에 –log를 취하고, 정리하면,

 

 

pH = 1/2 (pKw + pKa – pKb)

---> 약산-약염기의 염 용액의 pH 계산 공식

 

 

 

 

> Ka(NH4^+) = 5.6×10^(-10)

> pKa = –log(5.6×10^(-10)) = 9.25

 

> Kb(F^-) = 1.4×10^(-11)

> pKb = –log(1.4×10^(-11)) = 10.85

 

pH = 1/2 (pKw + pKa – pKb)

= (14.00 + 9.25 – 10.85) / 2

= 6.2

 

 

 

 

[참고]

> Ka for HF = 7.1×10^(-4)

> pKa = –log(7.1×10^(-4)) = 3.15

 

> Kb for NH3 = 1.8×10^(-5)

> pKb = –log(1.8×10^(-5)) = 4.74

 

pH = (14.00 + 3.15 – 4.74) / 2

= 6.2

 

 

 

 

[키워드] 약산-약염기의 염 용액의 pH 기준, NH4F 기준, 약산-약염기의 염 기준

 

[수정] [24/10/25]