Zayıf elektrolitler, sulu çözeltilerinde kısmen iyonlaşan (kısmen ayrışan) maddelerdir. Zayıf asitler ve zayıf bazlar bu gruba girer. Zayıf bir asit (HA) suda çözündüğünde, moleküllerin sadece küçük bir kısmı H⁺ ve A⁻ iyonlarına ayrışır; çoğunluk iyonlaşmamış HA molekülleri olarak kalır. Bu durum, aşağıdaki gibi bir denge reaksiyonu ile ifade edilir:

HA (suda) ⇌ H⁺ (suda) + A⁻ (suda)

Bu dengenin denge sabiti, iyonlaşma sabiti (asitlik sabiti, Ka) olarak adlandırılır ve şu şekilde ifade edilir:

Ka = [H⁺] × [A⁻] / [HA]

Ka değeri, asidin zayıflık derecesini gösterir. Ka ne kadar küçükse, asit o kadar zayıftır (iyonlaşma o kadar azdır). Ka, sadece sıcaklığa bağlıdır ve konsantrasyondan bağımsızdır.

Zayıf bir asidin iyonlaşma derecesi (α), iyonlaşan asit moleküllerinin toplam asit moleküllerine oranıdır:

α = [H⁺] / Ca

Burada Ca, asidin başlangıç (nominal) konsantrasyonudur. Zayıf asitlerde α genellikle küçüktür (<<1) ve konsantrasyon azaldıkça α artar (seyreltme iyonlaşmayı artırır).

Zayıf bir asit için, Ka ile [H⁺] arasındaki ilişki, genellikle aşağıdaki şekilde basitleştirilebilir (çok zayıf asitler için):

Ka ≈ [H⁺]² / Ca

Buradan:

[H⁺] = √(Ka × Ca) ve pH = -log[H⁺] = ½(pKa - log Ca)

Bu denklemler, zayıf bir asidin pH'ının, Ka ve konsantrasyonuna bağlı olduğunu gösterir.

Zayıf asit-zayıf baz tuzları (tampon çözeltiler) için Henderson-Hasselbalch denklemi kullanılır:

pH = pKa + log ([A⁻] / [HA])

Burada pKa = -log Ka'dır. Bu denklem, bir zayıf asit ve onun tuzunun (konjuge baz) karışımının pH'ını hesaplamak için kullanılır.

Bu deneyde, asetik asit (CH₃COOH) zayıf asit olarak kullanılır. Asetik asidin iyonlaşma dengesi:

CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻

Bu denge için iyonlaşma sabiti (Ka):

Ka = [H⁺] × [CH₃COO⁻] / [CH₃COOH]

Deneyde, farklı konsantrasyonlardaki (1.0 M, 0.1 M, 0.01 M ve 0.001 M) asetik asit çözeltilerinin pH değerleri hem pH kağıdı ile hem de pH-metre ile ölçülür. pH değerlerinden [H⁺] konsantrasyonları hesaplanır:

[H⁺] = 10^(-pH)

Daha sonra, her bir konsantrasyon için Ka değeri hesaplanır. Teorik olarak, Ka sadece sıcaklığa bağlı olduğu için, tüm konsantrasyonlarda aynı olmalıdır (yaklaşık 1.8×10⁻⁵). Ancak, deneysel hatalar ve yaklaşımlar nedeniyle küçük farklılıklar gözlenebilir.

Ayrıca, 0.1 M CH₃COOH ve 0.1 M CH₃COONa çözeltileri karıştırılarak bir tampon çözelti hazırlanır. Bu çözeltinin pH'ı ölçülür ve Henderson-Hasselbalch denklemi kullanılarak hesaplanan teorik pH ile karşılaştırılır.

İyonlaşma yüzdesi (% iyonlaşma) her konsantrasyon için:

% iyonlaşma = ([H⁺] / Ca) × 100

formülü ile hesaplanır. Seyreltme arttıkça (konsantrasyon azaldıkça), % iyonlaşmanın arttığı gözlemlenir.