Svag syre

En svag syre er en syre, der ikke afgiver alle dens hydroner i en vandig opløsning. Disse syrer har højere syrestyrkeeksponenter ${\displaystyle pK_{s}}$ sammenlignet med stærke syrer, som afgiver alle deres protoner, når de opløses i vand. Svage syrer er ofte lange og organiske syrer. Af de mest kendte svage syrer kan nævnes myresyre (HCOOH), eddikesyre (CH₃COOH) og propansyre (CH₃CH₂COOH).

pH

Når en monovalent syre opløses i vand, indtræder ligevægten

${\displaystyle {\text{HA (aq)}}+{\text{H}}_{2}{\text{O}}{\text{ (l)}}\rightleftharpoons {\text{A}}^{-}{\text{ (aq)}}+{\text{H}}_{3}{\text{O}}^{+}{\text{ (aq)}}}$

hvor HA er syren og ${\displaystyle {\text{A}}^{-}}$ er den korresponderende base.^[1] Syrens dissociation er beskrevet med syrestyrkekonstanten ${\displaystyle K_{s}}$:

${\displaystyle K_{s}={\frac {[{\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}][{\mbox{A}}^{-}]}{[{\mbox{HA}}]}}}$

hvor

${\displaystyle pK_{s}=-\log K_{s}}$

For en ideel opløsning er pH en funktion af hydronium-koncentrationen ${\displaystyle {\mbox{[H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}]}$:

${\displaystyle pH=-\log[{\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}]}$

Hvis hydronium-koncentrationen er givet ved ${\displaystyle x}$, er koncentrationen af den korresponderende base ligeledes ${\displaystyle x}$, mens syrekoncentrationen er den oprindelige koncentration minus ${\displaystyle x}$.

${\displaystyle [{\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}]=x}$

${\displaystyle [{\mbox{A}}^{-}]=x}$

${\displaystyle [{\mbox{HA}}]=c_{s}-x}$

Syrestyrkekonstanten bliver altså:^[1]

${\displaystyle K_{s}={\frac {x^{2}}{c_{s}-x}}}$

Generel svag syre

Dvs.:

${\displaystyle {\begin{aligned}K_{s}c_{s}-K_{s}x&=x^{2}\\0&=x^{2}+K_{s}x-K_{s}c_{s}\end{aligned}}}$

Dette er en andengradsligning, hvor løsningen er:^[2]

${\displaystyle x=-{\frac {K_{s}}{2}}+{\sqrt {{\frac {K_{s}^{2}}{4}}+K_{s}c_{s}}}}$

Altså er pH:

${\displaystyle pH=-\log(x)=-\log \left(-{\frac {K_{s}}{2}}+{\sqrt {{\frac {K_{s}^{2}}{4}}+K_{s}c_{s}}}\right)}$

Meget svag syre

For meget svage syrer

${\displaystyle x\ll c_{s}}$

kan syrestyrkekonstanten approksimativt skrives:

${\displaystyle K_{s}={\frac {x^{2}}{c_{s}}}}$

I så fald er pH:^[1]

${\displaystyle pH=-\log \left({\sqrt {K_{s}c_{s}}}\right)}$

hvilket er det samme som:

${\displaystyle pH={\frac {1}{2}}\cdot \left(pK_{s}-\log \left(c_{s}\right)\right)}$