CH3—CHOH—COOH ⇄ CH3—CHOH—COO- + H+
pH = 4 → [H+] = 10-pH = 10-4 [mol/dm3]
pKa = 3,9 → Ka = 10-pKa = 10-3,9 = 1,26 ∙ 10-4
| Co | +/- | C⇄ | |
| CH3—CHOH—COOH | x | - 10-4 | x - 10-4 |
| CH3—CHOH—COO- | 0 | + 10-4 | 10-4 |
| H+ | 0 | + 10-4 | 10-4 |
K = [H+] ∙ [CH3—CHOH—COO-] : [CH3—CHOH—COOH]
0,000126 = 0,0001 ∙ 0,0001 : (x - 0,0001)
x - 0,0001 = 10-8 : 0,000126
x - 0,0001 = 7,94 ∙ 10-5 / + 0,0001
x = 1,79 ∙ 10-4 [mol/dm3]
mCH3—CHOH—COOH = 90 g/mol
1 mol kwasu — 90 g
1,79 ∙ 10-4 mol — y
y = 1,79 ∙ 10-4 ∙ 90 : 1 = 0,016 [g] = 16 mg
Odpowiedź: W 1 dm3 takiego roztworu jest 16 mg kwasu.
Krok 1: Zapisz równanie reakcji dysocjacji kwasu mlekowego.
CH3—CHOH—COOH ⇄ CH3—CHOH—COO- + H+
Krok 2: Na podstawie pH oblicz stężenie jonów H+. pH to ujemny logarytm ze stężenia jonów wodorowych - stężenie jonów obliczamy zatem dzięki definicji logarytmu. Tak samo możemy obliczyć Ka na podstawie pKa.
pH = 4 → [H+] = 10-pH = 10-4 [mol/dm3]
pKa = 3,9 → Ka = 10-pKa = 10-3,9 = 1,26 ∙ 10-4
Krok 3: Kwas mlekowy to słaby kwas – stąd w jego roztworze wodnym ustala się równowaga między niezdysocjowanymi cząsteczkami kwasu, a jonami z dysocjacji. Tworzymy tabelę dotyczącą stężeń substratów i produktów. Znamy początkowe stężenia jonów (przyjmujemy je jako 0). Nie znamy stężenia kwasu, więc zapisujemy x. Na podstawie obliczonego stężenia jonów wodorowych (10-4) wiemy, ile substratu ubyło, a ile przybyło i to zapisujemy w kolumnie +/-. Stężenia równowagowe to te, które są po dysocjacji.
| Co | +/- | C⇄ | |
| CH3—CHOH—COOH | x | - 10-4 | x - 10-4 |
| CH3—CHOH—COO- | 0 | + 10-4 | 10-4 |
| H+ | 0 | + 10-4 | 10-4 |
Krok 4: Zapisujemy wyrażenie na stałą równowagi reakcji.
K = [H+] ∙ [CH3—CHOH—COO-] : [CH3—CHOH—COOH]
Dane podstawiamy do wzoru - korzystamy z obliczonej stałej K i z ostatniej kolumny tabeli. Rozwiązujemy równanie.
K = [H+] ∙ [CH3—CHOH—COO-] : [CH3—CHOH—COOH]
0,000126 = 0,0001 ∙ 0,0001 : (x - 0,0001)
x - 0,0001 = 10-8 : 0,000126
x - 0,0001 = 7,94 ∙ 10-5 / + 0,0001
x = 1,79 ∙ 10-4 [mol/dm3]
Krok 5: Obliczamy masę molową kwasu mlekowego. Masy poszczególnych atomów znajdziesz w tabeli pierwiastków chemicznych.
mCH3—CHOH—COOH = 12 + 3 ∙ 1 + 12 + 1 + 16 + 1 + 12 + 16 + 16 + 1 = 90 [g/mol]
Krok 6: Na podstawie masy molowej i obliczonego stężenia molowego, obliczamy masę kwasu.
1 mol kwasu — 90 g
1,79 ∙ 10-4 mol — y
y = 1,79 ∙ 10-4 ∙ 90 : 1 = 0,016 [g] = 16 mg