Rozwiązanie:

Dane:

${\text{c}}_0=0,15\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Szukane:

$\text{pH}=?$

Obliczenia:

Chlorek etanoaminium jest solą, w której roztworze zachodzi proces hydrolizy zgodnie z poniższym równaniem:

$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2\mathrm{NH}{}_3{}^{+}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2\mathrm{NH}{}_2+\mathrm{OH}{}^{-}$

Jon $\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2\mathrm{NH}{}_3{}^{+}$ jest kwasem Br∅nsteda i proces jego hydrolizy będzie decydował o wartości pH roztworu.

Odczytujemy więc z tablic wartość stałej zasadowej (K_b) dla etanoaminy:

$K_{\text{b}}=4,47\cdot 10^{-4}$

I obliczmy K_a z poniższego wzoru:

$K_{\text{a}}\cdot K_{\text{b}}=1\cdot 10^{-14}$ , więc:  $K_{\text{a}}=\frac{1\cdot 10^{-14}}{K_{\text{b}}}$

$K_{\text{a}}=\frac{1\cdot 10^{-14}}{4,47\cdot 10^{-4}}=2,24\cdot 10^{-11}$

Ponieważ , $\frac{{\text{c}}_0}{K_{\text{a}}}>400$, możemy skorzystać z uproszczonego wzoru wynikającego z prawa rozcieńczeń Ostwalda, z którego obliczmy stopień dysocjacji α:

$\alpha =\sqrt{\frac{K_{\text{a}}}{{\text{c}}_0}}=\sqrt{\frac{2,24\cdot 10^{-11}}{0,15}}=1,22\cdot 10^{-5}$

Następnie korzystając z definicji stopnia dysocjacji możemy obliczyć stężenie cząsteczek zdysocjowanych (c_z):

$\alpha =\frac{{\text{c}}_{\text{z}}}{{\text{c}}_0}$, stąd:  ${\text{c}}_{\text{z}}=\alpha \cdot {\text{c}}_0=1,22\cdot 10^{-5}\cdot 0,15=1,83\cdot 10^{-6}$

Powyżej obliczone stężenie cząsteczek zdysocjowanych, będzie równe stężeniu jonów OH^- w roztworze.

Możemy więc obliczyć pOH roztworu z poniższego wzoru:

$\text{pOH}=-\log {\text{c}}_{\mathrm{OH}{}^{-}}=-\log 1,83\cdot 10^{-6}=5,74$

Znając pOH obliczamy pH:

$\text{pH}+\text{pOH}=14$, stąd:  $\text{pH}=14-\text{pOH}$

$\text{pH}=14-5,74=8,26$

Odpowiedź: pH wodnego roztworu chlorku etanoaminium o stężeniu 0,15 mol/dm³ wynosi 8,26.