5.3 Heikon emäksen tai hapon vesiliuoksen pH

5.18

\frac{\left[A^-\right]}{c\left(HA\right)_{alku}}=0{,}01
\left[A^-\right]=0{,}0001\ \frac{mol}{dm^3}=\left[H_3O^+\right]
K_a=\frac{K_w}{K_b}=\frac{1{,}008\cdot10^{-14}}{0{,}0001}=1{,}008\cdot10^{-10}
pK_a=-\lg K_a=9{,}99653...\approx10
happo sijoittuisi happovakionsa perusteella vetykarbonaatti-ionin yläpuolelle, jonka pKa on 10,33

5.17

c=0,10mol/dm³
\begin{array}{l|l}
&\left[Al\left(H_2O\right)_6\right]^{3+}&H_2O&\left[Al\left(H_2O\right)_5OH^-\right]^{2+}&H_3O^+\\
\hline
c_{alku}&0{,}10&-&0&0\\
muutos&-x&-&+x&+x\\
c_{tasap}&0{,}10-x&-&0{,}001&0{,}001
\end{array}
pH=3,00
10^{-3}=0{,}001
-\lg\left(0{,}001\right)=3
 
\left[H_3O^+\right]=0{,}001\ \frac{mol}{dm^3}
 
K_a=\frac{K_w}{K_b}=\frac{1{,}008\cdot10^{-14}}{0{,}001}=1{,}008\cdot10^{-11}\ \frac{mol}{dm^3}
pK_a=-\lg K_a=10{,}9965...\approx11
 
protolysoitumisaste
\frac{\left[H_3O^+\right]}{c\left(\left[Al\left(H_2O\right)_6\right]^{3+}\right)_{alku}}=\frac{0{,}001}{0{,}10}=0{,}01=1\%

5.15

a)
\begin{array}{l|l}
&HF\left(aq\right)&H_2O\left(l\right)&H_3O^+\left(aq\right)&F^-\left(aq\right)\\
\hline
c_{alku}&0{,}020&-&0&0\\
muutos&-x&-&+x&+x\\
c_{tasap}&0{,}020-x&-&x&x
\end{array}
K_a=\frac{\left[H_3O^+\right]\left[F^-\right]}{\left[HF\right]}\Rightarrow6{,}8\cdot10^{-4}=\frac{x^2}{0{,}020-x}
x=−0.004043 tai x=0.003363
vain positiivinen arvo kelpaa, sillä oksoniumionikonsentraation tulee kasvaa
\left[H_3O^+\right]=4{,}043\cdot10^{-3}\ \frac{mol}{dm^3}
pH=-\lg\left[H_3O^+\right]=2{,}39

b)
\left[F^-\right]=\left[H_3O^+\right]\Rightarrow\ \frac{\left[F^-\right]}{c\left(HF\right)_{alku}}\cdot100\%
=\frac{4{,}304\cdot10^{-3}}{0{,}020}\cdot100\%=21{,}5\%
c)
c_{tasap}=c_{alku}-\left[H_3O^+\right]=0{,}020-4{,}304\cdot10^{-3}=0{,}015696\ \frac{mol}{dm^3}