Wzory związków w kolejności od najniższej do najwyższej wartości pH:

                              HBr, CH₃COOH, CH₃NH₃Cl, NaHCO₃, NH₃

najniższe pH                                                                                        najwyższe pH   

 

---

Wyjaśnienie:

Dla kwasów: im niższa wartość pK_a tym silniejszy kwas - jego roztwór ma niższą wartość pH.

Za zasad: im niższa wartość pK_b tym silniejsza zasada - jej roztwór ma wyższą wartość pH.

1) HBr i CH₃COOH

Wartość pK_a dla HBr wynosi -7, dla CH₃COOH wynosi natomiast 4,756. Możemy więc wysnuć wniosek, że porównując pH roztworów tych kwasów o tych samych stężeniach molowych, mniejsze pH będzie miał roztwór HBr. 

2) CH₃NH₃Cl

Chlorek metyloaminy w roztworze dysocjuje:

$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{NH}{}_3\mathrm{Cl}\stackrel{\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}}{\to }\mathrm{CH}{}_3\mathrm{NH}{}_3{}^{+}+\mathrm{Cl}{}^{-}$

A kation metyloaminowy ulega hydrolizie według równania:

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

W powyższym równaniu mamy do czynienia ze sprzężoną parą kwas-zasada według teorii Brønsteda. W takiej sytuacji, jeżeli stałą równowagi powyższej reakcji hydrolizy oznaczymy jako K_h, a równanie dysocjacji zasadowej metyloaminy oznaczmy jako K_b, prawdziwa będzie równość:

$p{K}_h+p{K}_b=14$

Wartość K_b dla metyloaminy, odczytujemy z tablic maturalnych (3,34). Na tej podstawie możemy wyznaczyć K_h powyższej reakcji:

$p{K}_h=14-3,34=10,66$

Z racji tego, że w wyniku reakcji hydrolizy powstają jony H₃O⁺ możemy tą wartość porównać z wartościami pK_a innych związków. Jak do tej pory jest to wartość najwyższa, a więc pH roztworu chlorku metyloaminy będzie najwyższe (jon ten, jak dotąd, jest najsłabszym z kwasów - odczyn roztworu chlorku metyloaminy będzie najmniej kwasowy).

3) NaHCO₃

Reakcje hydrolizy zaobserwujemy również w roztworze NaHCO₃. Rozpiszmy dwa możliwe równania reakcji, jakim może ulegać anion HCO₃^- i porównajmy wartości stałych tych reakcji:

$\mathrm{HCO}{}_3{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{CO}{}_3{}^{2-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$

pK_a powyższej reakcji wynosi 10,33.

$\mathrm{HCO}{}_3{}^{-}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftarrows \mathrm{H}{}_2\mathrm{CO}{}_3+\mathrm{OH}{}^{-}$

Z racji tego, że mamy tutaj ponownie do czynienia z reakcjami sprzężonej pary kwasu i zasady Brønsteda, możemy wyliczyć pK_b tej reakcji tak jak we wcześniejszym przykładzie, z tym, że w drugim równaniu jon HCO₃^- jest sprzężony z H₂CO₃, czyli do obliczeń bierzemy wartość K_a1 pierwszego etapu dysocjacji kwasu węglowego (6,35) a nie drugiego (K_a2=10,33)!

$p{K}_b+p{K}_a=14$

$p{K}_b=14-6,35=7,65$

Wartość pK_b jest zdecydowanie niższa niż wartość pK_a, oznacza to, że w roztworze jonów HCO₃^- w zdecydowanej większości będzie przeważała reakcja druga, przez co roztwór tych jonów będzie powodował odczyn zasadowy.

4) NH₃

Wartość pK_b dla amoniaku wynosi 4,75, jest ona niższa niż wartość pK_b dla jonów HCO₃^-, co oznacza, że amoniak jest silniejszą zasadą, więc przy tych samych stężeniach molowych to roztwór amoniaku będzie miał wyższą wartość pH niż roztwór wodorowęglanu sodu.