약산-강염기 적정 시 용액의 pH 계산

약산-강염기 적정 시 용액의 pH 계산

 

 

0.1 M CH3COOH 40 mL를 0.2 M NaOH 표준용액으로 적정

(CH3COOH의 Ka = 1.8×10^-5)

 

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▶ pKa = -log(1.8×10^(-5)) = 4.7447

▶ 적정 전 HA의 mol수 = (0.1 mol/L) × 0.040 L = 0.004 mol

 

 

1) 적정 전 용액의 pH

pH = 1/2(pKa – log[HA])

= 1/2(4.7447 – log(0.1))

= 2.87

 

 

2) 적정 중 용액의 pH

 

(1) 5 mL 가했을 때

가한 OH^-의 mol수 = (0.2 mol/L) × 0.005 L = 0.001 mol

= 생성된 A^-의 mol수

남은 HA의 몰수 = 0.004 – 0.001 = 0.003 mol

 

pH = pKa + log([A^-]/[HA])

= 4.7447 + log(0.001/0.003)

= 4.27

 

 

(2) 10 mL 가했을 때 (반-중화점)

가한 OH^-의 mol수 = (0.2 mol/L) × 0.010 L = 0.002 mol

남은 HA의 몰수 = 0.004 – 0.002 = 0.002 mol

 

pH = pKa + log([A^-]/[HA])

= 4.7447 + log(0.002/0.002)

= 4.7447

 

※ 반-중화점에서, pH = pKa

 

 

(3) 15 mL 가했을 때

가한 OH^-의 mol수 = (0.2 mol/L) × 0.015 L = 0.003 mol

남은 HA의 몰수 = 0.004 – 0.003 = 0.001 mol

 

pH = pKa + log([A^-]/[HA])

= 4.7447 + log(0.003/0.001)

= 5.22

 

 

3) 20 mL 가했을 때

가한 OH^-의 mol수 = (0.2 mol/L) × 0.020 L = 0.004 mol

= 생성된 A^-의 mol수 = 적정 전 HA의 mol수

---> 중화점

 

[A^-] = 0.004 mol / (0.040+0.020 L) = 0.06667 M

 

pH = 1/2(pKa + pKw + log[A^-])

= 1/2(4.7447 + 14 + log(0.06667))

= 8.78

 

 

4) 25 mL 가했을 때

가한 OH^-의 mol수 = (0.2 mol/L) × 0.025 L = 0.005 mol

남은 OH^-의 mol수 = 0.005 – 0.004 = 0.001 mol

 

[OH^-] = 0.001 mol / (0.040+0.025 L) = 0.01538 M

 

pH = pKw + log[OH^-]

= 14 + log(0.01538)

= 12.19

 

 

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titration curve of a weak acid with a strong base