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

약산-약염기의 염 용액의 pH. 0.250 M NH4F 용액의 pH

 

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▶ 참고: 약산-약염기의 염 용액의 pH

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

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NH4F는 가용성 염이기 때문에, 물에서 거의 100% 이온화됩니다.

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 일어납니다.

NH4^+(aq) + H2O(l) ⇌ NH3(aq) + H3O^+(aq) ... Ka(NH4^+) = 5.6×10^-10

 

Kh = Ka = Kw / Kb = (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 일어납니다.

F^-(aq) + H2O(l) ⇌ HF(aq) + OH^-(aq) ... Kb(F^-) = 1.4×10^–11

 

Kh = Kb = Kw / Ka = (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.

 

 

 

 

평형상수 식에 대입하면,

 

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

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

 

 

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

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

 

 

 

 

( 위 식을 정리하면, 아래 식과 같다. )

 

 

 

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)

 

 

= [ [(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

 

 

 

 

위 최종 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 기준문서, NH4F 기준문서, 약산-약염기의 염 기준문서