수용액별 pH 산출 최종 보고서

1. 강산 및 약산 수용액의 분석

산성 용액의 pH는 수소 이온 농도($[H^+]$)에 상용로그를 취해 구한다. 강산은 완전 해리를, 약산은 산 해리 상수($K_a$)를 이용한 평형 계산을 적용한다.

➀ 0.05 M HCl (강산)

염산은 수용액에서 100% 해리되므로 $[H^+]$는 초기 농도와 같은 0.05 M이 된다.

• $pH = -\log(0.05) = 1.30$

➁ 0.1 M chloroacetic acid (약산)

산 해리 상수 $K_a = 1.4 \times 10^{-3}$을 적용하여 평형 상태의 $[H^+]$를 산출한다.

• $[H^+] = \sqrt{K_a \cdot C} = \sqrt{1.4 \times 10^{-3} \times 0.1} = \sqrt{1.4 \times 10^{-4}} \approx 0.0118$
• $pH = -\log(0.0118) = 1.93$

➂ 0.1 M phosphoric acid (다가산)

인산은 다가산이지만 첫 번째 해리 상수 $K_{a1} = 7.5 \times 10^{-3}$이 전체 액성을 지배한다.

• $[H^+] = \sqrt{7.5 \times 10^{-3} \times 0.1} = \sqrt{7.5 \times 10^{-4}} \approx 0.0274$
• $pH = -\log(0.0274) = 1.56$

➃ 0.1 M fumaric acid (다가산)

푸마르산 역시 첫 번째 해리 상수 $K_{a1} = 9.3 \times 10^{-4}$를 기준으로 계산을 진행한다.

• $[H^+] = \sqrt{9.3 \times 10^{-4} \times 0.1} = \sqrt{9.3 \times 10^{-5}} \approx 0.00964$
• $pH = -\log(0.00964) = 2.02$

2. 약염기 수용액의 분석

염기성 용액은 먼저 수산화 이온 농도($[OH^-]$)를 구하여 $pOH$를 산출한 뒤, $pH = 14 - pOH$ 공식을 통해 최종 값을 얻는다.

➄ 0.1 M di-isopropylamine base (약염기)

염기 해리 상수 $K_b = 9.09 \times 10^{-4}$를 사용하여 계산한다.

• $[OH^-] = \sqrt{K_b \cdot C} = \sqrt{9.09 \times 10^{-4} \times 0.1} = \sqrt{9.09 \times 10^{-5}} \approx 0.00953$
• $pOH = -\log(0.00953) = 2.02$
• $pH = 14 - 2.02 = 11.98 \approx 12.00$

➅ 0.1 M imidazole base (약염기)

염기 해리 상수 $K_b = 1.6 \times 10^{-7}$을 적용하여 논리적인 수치를 도출한다.

• $[OH^-] = \sqrt{1.6 \times 10^{-7} \times 0.1} = \sqrt{1.6 \times 10^{-8}} = 1.26 \times 10^{-4}$
• $pOH = -\log(1.26 \times 10^{-4}) \approx 3.90$
• $pH = 14 - 3.90 = 10.10$

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[최종 결과 요약표]

번호	시약 명칭	해리 상수 (K)	산출된 pH	비고
1	0.05 M HCl	(강산)	1.30	완전 해리
2	0.1 M chloroacetic acid	$K_a = 1.4 \times 10^{-3}$	1.93	약산 평형
3	0.1 M phosphoric acid	$K_{a1} = 7.5 \times 10^{-3}$	1.56	첫 번째 해리 기준
4	0.1 M fumaric acid	$K_{a1} = 9.3 \times 10^{-4}$	2.02	첫 번째 해리 기준
5	0.1 M di-isopropylamine	$K_b = 9.09 \times 10^{-4}$	12.00	약염기 평형
6	0.1 M imidazole	$K_b = 1.6 \times 10^{-7}$	10.10	약염기 평형

 

 

 

 

 

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