Рассчитать pH 0,1 М NH4Cl

Для расчета pH раствора 0,1 М NH4Cl, нам необходимо понимать, что NH4Cl является солью, образованной слабым основанием (NH3, аммиак) и сильной кислотой (HCl, соляная кислота). В водном растворе NH4Cl диссоциирует на ионы NH4+ и Cl-. Ион Cl- является сопряженным основанием сильной кислоты и не оказывает заметного влияния на pH раствора. Однако ион NH4+ является сопряженной кислотой слабого основания NH3 и может отдавать протон (H+), слегка понижая pH раствора:

$\text{NH}_4^+ (aq) \rightleftharpoons \text{NH}_3 (aq) + \text{H}^+ (aq)$

Для расчета pH мы можем использовать следующий подход:

1. Определить константу диссоциации сопряженной кислоты $K_a$ для NH4+. Это можно сделать, используя соотношение $K_w = K_a \times K_b$, где $K_w$ - ионное произведение воды (при 25°C равно $1.0 \times 10^{-14}$), а $K_b$ - константа основности NH3. Значение $K_b$ для NH3 составляет примерно $1.8 \times 10^{-5}$.

2. Рассчитать $K_a$ для NH4+: $K_a = \frac{K_w}{K_b}$

3. Используя полученное значение $K_a$ и концентрацию NH4+ в растворе (которая равна начальной концентрации NH4Cl, так как NH4Cl полностью диссоциирует в растворе), применить формулу для расчета pH из уравнения диссоциации: $\text{pH} = \frac{1}{2} (\text{p}K_a - \log[\text{NH}_4^+])$

Проведем расчеты:

1. Рассчитаем $K_a$: $K_a = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.8 \times 10^{-5}} \approx 5.56 \times 10^{-10}$

2. Теперь, зная $K_a$ и концентрацию NH4+, можем рассчитать pH: $\text{pH} = \frac{1}{2} (\log(5.56 \times 10^{-10}) - \log(0.1))$

После вычисления: $\text{pH} \approx \frac{1}{2} (-9.25 + 1) \approx -4.125$

Итак, pH раствора 0,1 М NH4Cl будет слегка кислым и около 5,875. Важно отметить, что реальное значение pH может незначительно отличаться из-за различных факторов, таких как температура раствора и присутствие других веществ.