Stopień dysocjacji (α): zadania z rozwiązaniami

No dobra, stopień dysocjacji α brzmi groźnie, ale to zwykły procent: mówi, jaka część kwasu albo zasady faktycznie rozpadła się na jony. Ta sama bajka co wydajność reakcji, zmienia się tylko literka. Trzy prawdziwe zadania, każde z filmem, raz liczymy pH, raz cofamy się do stężenia. Lecimy.

Zanim policzymy, jedno zdanie o α

Cała idea: α to ułamek (albo procent) tego, co się zdysocjowało. Jeśli w roztworze o stężeniu c rozpadło się na jony x moli kwasu, to α = x/c, a stężenie powstałych jonów wodorowych to po prostu [H+] = α·c. Do tego dochodzi prawo rozcieńczeń Ostwalda, które łączy α ze stałą: Ka = α2c/(1 − α). Gdy α jest małe (poniżej 5%), człon (1 − α) możemy pominąć i zostaje ładne Ka = α2c. Tyle teorii, sprawdzamy na zadaniach.

Zadanie 1α → pH

W roztworze kwasu octowego (słaby, jednoprotonowy kwas organiczny) o stężeniu 0,07 mol/dm3 ustalono, że stopień dysocjacji wynosi 1,5%. Oblicz pH tego roztworu.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Kwas jednoprotonowy, więc stężenie jonów wodorowych to wprost α razy stężenie kwasu:

[H+] = α·c = 0,015 · 0,07 = 1,05·10−3

Teraz zwykły logarytm:

pH = −log(1,05·10−3) = 2,98
pH = 2,98
Zadanie 2z α wstecz do stężenia

Oblicz stężenie kwasu HF, jeśli wiadomo, że w pewnym roztworze α = 5,6% oraz pKa = 3,2.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Najpierw z pKa wyciągamy stałą: Ka = 10−3,2 = 6,31·10−4. Tu uwaga: α = 5,6% jest już powyżej 5%, więc nie upraszczamy i bierzemy pełne prawo Ostwalda:

Ka = α2c / (1 − α)

Przekształcamy na stężenie i podstawiamy (α = 0,056):

c = Ka(1 − α) / α2 = 6,31·10−4 · 0,944 / (0,056)2
c = 5,96·10−4 / 3,14·10−3 = 0,19
c = 0,19 mol/dm3
Zadanie 3pH i α naraz

Oblicz pH oraz stopień dysocjacji roztworu kwasu cyjanowego HCNO, jeśli stężenie analityczne kwasu wynosi 0,03 mol/dm3 oraz pKa = 3,7.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Stała: Ka = 10−3,7 = 2·10−4. Tabelka równowagi dla HCNO ⇄ H+ + CNO− daje wyrażenie z niewiadomą x = [H+]:

Ka = x2 / (c − x)

Ponieważ spodziewamy się α powyżej 5%, nie upraszczamy i rozwiązujemy równanie kwadratowe x2 + Kax − Kac = 0:

x = [−2·10−4 + √(4·10−8 + 2,4·10−5)] / 2 = 2,35·10−3

Stąd pH oraz stopień dysocjacji (α = x/c):

pH = −log(2,35·10−3) = 2,63
α = 2,35·10−3 / 0,03 = 0,0783 = 7,83%
pH = 2,63, α = 7,83%

Widać, że upraszczanie byłoby tu błędem: skoro α wyszło prawie 8%, założenie α < 5% by nie przeszło.

α ogarnięte

Nie każdy kwas oddaje z siebie wszystko, ale Ty na maturze możesz oddać 100%.

W kursie rozkładamy na czynniki pierwsze prawo rozcieńczeń Ostwalda, kryterium upraszczania α < 5% oraz pH słabych kwasów i zasad: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.

To wycinek z lekcji o stopniu dysocjacji. W kursie jest ich znacznie więcej: pełne prawo rozcieńczeń Ostwalda, kiedy wolno upraszczać, słabe zasady liczone przez pOH i pełen zestaw zadań maturalnych z tego działu.

Chcesz ogarnąć chemię na spokojnie?

Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku

Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.

Darmowy kurs dostajesz na swoje konto. Bez spamu.