산성, 염기성을 띄는 염과 pH계산

 

산 : Hcl, H2SO4

염기 : NaOH, KOH

위는 강산, 강염기를 나타낸다.

이번 게시글에서 정리할 내용은 두 가지 이상의 산이 있을 때 그 수용액의 pH를 계산하는 방법이다.

예제)

1.00M의 HCN(K = 6.2*10^-10)과 5.00M HNO2(K = 4.0*10^-4)가 들어있는 

용액의 pH를 계산하라. 또한 평형 상태에 있는 이 용액 중의 사이안화 이온 CN-의 농도를 계산하라.

Sol)

두 물질 모두 산성물질이기 때문에 물에서 해리가 될 것이다.

HCN <->H+ + CN-

HNO2 <-> H+ + NO2-

이렇게 두 물질에서 모두 수소 양이온이 나올 수는 있지만 Ka값을 비교해보면

HNO2가 HCN에 비해서 훨씬 큰 Ka값을 가진다는 것을 알 수 있다.

따라서 대부분의 H+이온은 HNO2에서 나온 것이라고 생각할 수 있게 된다.

이 때문에 HNO2만 물에서 해리되었다고 생각하면 된다.

HNO2<-> H+ + NO2-

[HNO2] = (5.00-x)M

[H+] = xM

[NO2-] = xM

Ka = [H+][NO2-]/[HNO2] = x^2/5.00-x = 4.0*10^-4

따라서

x = 4.5*10^-2M

pH = -log(4.5*10^-2) = 1.35

가 된다.

그 다음으로 사이안화 이온의 농도를 계산하면

H+이온의 농도를 구할 때는 HCN이 해리되지 않는다고 생각하고 했지만, 실제로는 해리하기 때문에

해리평형식을 써보면

HCN <-> H+ + CN-

[HCN] = (1.00 - x)M

[H+] = 4.5*10^-2M

[CN-] = xM

Ka = [H+][CN-]/[HCN] = (4.5*10^-2)x/1.00-x = 6.2*10^-10

x = 1.4*10^-8M = [CN-]가 된다.