Написать алгоритм расчета рН в точке эквивалентности по данной реакции

Предмет: Химия
Раздел: Аналитическая химия, кислотно-основное титрование

Алгоритм расчета pH в точке эквивалентности

Рассмотрим реакцию:
Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O + 2HCl \rightarrow 4H_3BO_3 + 5H_2O + 2NaCl

В точке эквивалентности весь тетраборат-ион (из буры) полностью прореагировал с соляной кислотой, образовав борную кислоту H_3BO_3.

Борная кислота — это слабая кислота, которая в водном растворе ведет себя как слабый акцептор гидроксид-ионов, а не как классическая протолитическая кислота. Ее кислотность обусловлена реакцией с водой:

H_3BO_3 + H_2O \rightleftharpoons [B(OH)_4]^- + H^+

Для расчета pH используем выражение для концентрации ионов водорода через константу кислотности K_a.

Шаги расчета:

1. Определение концентрации борной кислоты в точке эквивалентности:

   • Найти количество вещества буры, взятой для титрования.
   • Найти количество добавленной соляной кислоты.
   • Рассчитать концентрацию образовавшейся борной кислоты в растворе.

2. Определение pH через константу кислотности борной кислоты:

   • Борная кислота имеет константу кислотности K_a = 5.8 \times 10^{-10}.
   • Используем формулу для слабой кислоты:
     [H^+] = \sqrt{K_a \cdot C},
     где C — концентрация борной кислоты в растворе.

3. Вычисление pH:

   • Найти [H^+] из предыдущего шага.
   • Рассчитать pH по формуле:
     pH = -\log [H^+].

Таким образом, зная исходные концентрации реагентов, можно определить pH раствора в точке эквивалентности.