pH слабого основания: расчёт с калькулятором

pH — это водородный показатель, который показывает кислотность или основность раствора. Для слабых оснований (например, аммиака NH₃ или анилина C₆H₅NH₂) ситуация сложнее: они диссоциируют не полностью. Если pH сильного основания (NaOH) легко посчитать по концентрации, то слабое требует учёта константы диссоциации Kb.

Представьте, что сильное основание — это как открытый кран с водой: сколько открыли, столько и льётся. А слабое — это кубик льда: он тает только частично, и скорость таяния зависит от температуры. Так и здесь: доля продиссоциировавших молекул определяется Kb.

Важно: pH слабого основания всегда меньше, чем у сильного той же концентрации. Например, 0.1 M NaOH даёт pH=13, а 0.1 M NH₃ — pH≈11.1.

Для расчёта pH слабого основания используется упрощённая формула, которая работает при малой степени диссоциации (концентрация основания много больше [OH⁻]):

Где:

• pKb = –lg(Kb) — силовой показатель основания (чем меньше, тем основание сильнее);
• C — молярная концентрация основания (моль/л);
• lg — десятичный логарифм.

Вывод формулы: сначала находим [OH⁻] = √(Kb × C), затем pOH = –lg[OH⁻] = ½ pKb – ½ lg C, и pH = 14 – pOH.

Для точного расчёта используйте Калькулятор pH слабого основания.

Дано: C = 0.1 M, Kb(NH₃) = 1.8×10⁻⁵ (при 25°C).

1. Находим pKb = –lg(1.8×10⁻⁵) = 4.74.
2. Подставляем в формулу: pH = 14 – ½×4.74 + ½×lg(0.1).
3. lg(0.1) = –1, поэтому pH = 14 – 2.37 – 0.5 = 11.13.

Ответ: pH = 11.13. Это типичное значение для нашатырного спирта.

Совет: Если под рукой нет калькулятора, можно использовать наш Калькулятор pH слабого основания.

Дано: C = 0.01 M, Kb = 4.4×10⁻⁴ (pKb = 3.36).

1. pKb = –lg(4.4×10⁻⁴) = 3.36.
2. lg(0.01) = –2.
3. pH = 14 – ½×3.36 + ½×(–2) = 14 – 1.68 – 1 = 11.32.

Ответ: pH = 11.32. Метиламин — более сильное основание, чем аммиак, поэтому pH выше даже при меньшей концентрации.

Дано: C = 0.0001 M, Kb = 4.0×10⁻¹⁰ (pKb = 9.40).

Подставляем: pH = 14 – ½×9.40 + ½×lg(0.0001) = 14 – 4.70 + ½×(–4) = 14 – 4.70 – 2 = 7.30.

Ответ: pH = 7.30 — почти нейтральная среда. Но здесь нужно проверить условие: C >> [OH⁻]? [OH⁻] = √(Kb×C) = √(4.0×10⁻¹⁰ × 10⁻⁴) = √(4.0×10⁻¹⁴) = 2.0×10⁻⁷ M. C = 10⁻⁴, отношение C/[OH⁻] = 500, условие выполняется. Формула корректна.

• Путают Kb и Ka: для основания всегда используйте Kb. Если дана Ka сопряжённой кислоты, найдите Kb = Kw/Ka (Kw = 10⁻¹⁴).
• Игнорируют степень диссоциации: при очень низкой концентрации (C < 10⁻⁵ M) упрощённая формула даёт погрешность. Используйте точное уравнение.
• Забывают про температуру: Kw = 10⁻¹⁴ только при 25°C. При других температурах pH 14 может быть неверен.

Для проверки используйте Калькулятор равновесия слабого электролита.

Лучший способ избежать ошибок — доверить вычисления калькулятору. На нашем сайте есть:

• Калькулятор pH слабого основания — введите Kb и концентрацию, получите pH.
• Калькулятор pH сильного основания — для сравнения.
• Калькулятор равновесия слабого электролита — для точного расчёта степени диссоциации.

Также запомните: для большинства слабых оснований pKb лежит в диапазоне 3–10, а pH при разбавлении стремится к 7.

1. 0.05 M раствор пиридина (C₅H₅N, Kb=1.5×10⁻⁹). Найдите pH. (Ответ: pH ≈ 8.94)
2. 0.2 M раствор гидроксиламина (NH₂OH, pKb=8.04). Найдите pH. (Ответ: pH ≈ 9.68)
3. При какой концентрации pH 0.1 M раствора аммиака будет равен pH 0.1 M раствора NaOH? (Подсказка: такого не бывает, т.к. слабое основание всегда слабее)