Παράγοντες που επηρεάζουν το pH Διάλυμα – Τύπος – Αρχή

Οξύ, βάσεις. Και οι δύο ομάδες έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά. Όπως γνωρίζουμε, το όξινο διάλυμα είναι χαρακτηριστικό των όξινων διαλυμάτων, όπως για παράδειγμα τα όξινα διαλύματα είναι τα λεμόνια και τα λάιμ που περιέχουν κιτρικό οξύ. Ενώ τα τυπικά διαλύματα βάσης έχουν πικρό και λείο διάλυμα, για παράδειγμα υδροξείδιο του νατρίου στο απορρυπαντικό. Ωστόσο, αν καθοριστεί μόνο από αυτά τα χαρακτηριστικά, είναι σίγουρα αναποτελεσματικό, σωστά; Υπάρχουν πολλά επιβλαβή διαλύματα ισχυρού οξέος και ισχυρών βάσεων εάν τα καταπιούμε κατά λάθος. Έτσι, πώς αντιμετωπίζουμε ένα διάλυμα ως οξύ ή βάση; Διαβάστε επίσης εδώ: Διαφορετικοί τύποι μετρητών pH

Ναι, ο απλούστερος και ασφαλέστερος τρόπος για τον προσδιορισμό της ποσότητας οξέος ή βάσης ενός διαλύματος είναι λαμβάνοντας υπόψη το pH του διαλύματος. Το pH προέρχεται ουσιαστικά από τις γαλλικές λέξεις ‘pouvoir hydrogène », το οποίο μεταφράζεται στα αγγλικά ως «hydrogen power». Γενικά, το pH μπορεί να οριστεί ως αριθμητική κλίμακα που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της οξύτητας και της βασικότητας ενός διαλύματος. Αυτή η έννοια του pH εισήχθη για πρώτη φορά από τους Δανούς χημικούς, Søren Peder Lauritz Sørensen το 1909.

Ο προσδιορισμός του pH μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας φυσικούς δείκτες, τεχνητούς δείκτες, όπως κόκκινο και μπλε χαρτί λακκούβας ή χαρτί δείκτη pH. Το pH ενός διαλύματος κυμαίνεται από 0-14, στο οποίο όσο μικρότερο είναι το pH (=<7), τόσο πιο όξινο γίνεται. Όσο μεγαλύτερο είναι το pH (=> 7), τόσο περισσότερη βάση είναι. Ενώ ένα διάλυμα με pH 7 ονομάζεται ουδέτερο. Επιπλέον, ο υπολογισμός του pH του διαλύματος μπορεί επίσης να γίνει με υπολογισμό με τον τύπο.

Λοιπόν, αφού αναγνωρίσουμε το pH, μπορεί να αναρωτηθούμε. Εάν ναι, τι ακριβώς επηρεάζει το μέγεθος του pH; Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν το pH του διαλύματος;

Ας δώσουμε εν συντομία προσοχή στον τύπο που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του pH παρακάτω!

• Διάλυμα οξέος

pH =-log [H]

• Ισχυρά οξέα

[H] =M x όξινο σθένος

• Ασθενές οξύ

[H] =

[H] =M x α

Σημείωση:

[H] =συγκέντρωση ιόντων Η

K_a =σταθερά όξινου οξέος

M =συγκέντρωση οξέος

α =βαθμός ιοντισμού

• Βασική λύση

pOH =-log [OH]

pH =14 – pOH

• Ισχυρή βάση

[OH] =M x σθένος βάσης

• Αδύναμη βάση

[OH] =

[OH] =M x α

Σημείωση:

[OH] =συγκέντρωση ιόντων ΟΗ

K_b =σταθερές ιόντων βάσης

M =συγκέντρωση βάσης

α =βαθμός ιοντισμού

Διαβάστε επίσης εδώ: Λύσεις ηλεκτρολυτών και μη ηλεκτρολυτών

Συγκεντρώσεις ιόντων Η και ΟΗ

Από μια σειρά τύπων παραπάνω, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι το pH ενός διαλύματος επηρεάζεται από τη συγκέντρωσή του σε ιόντα Η και ΟΗ. Η συγκέντρωση των ιόντων Η εξηγεί τον αριθμό των γραμμομορίων ιόντων Η σε κάθε 1 λίτρο νερού. Ενώ η συγκέντρωση ιόντων ΟΗ εξηγεί τον αριθμό των γραμμομορίων ιόντων ΟΗ σε κάθε 1 λίτρο νερού. Που σημαίνει ότι όσο μεγαλύτερη συγκέντρωση Η σε ένα διάλυμα, τόσο μικρότερη είναι η οξύτητα του διαλύματος. Διαβάστε επίσης εδώ: Χρήσεις οξικού οξέος στην καθημερινή μας ζωή

Για παράδειγμα, ένα διάλυμα με συγκέντρωση ιόντων Η 10 θα έχει pH 3. Ωστόσο, εάν η συγκέντρωση των ιόντων Η είναι μικρότερη όπως 10, το pH θα γίνει 6. Το διάλυμα με pH 3 είναι πιο όξινο από εκείνο με pH 6 .

1. Αν [H] =10

pH =-log [10]

pH =3

2. Αν [H] =10

pH =-log [10]

pH =6

Διαβάστε επίσης εδώ: Διαφορές μεταξύ οξέος, βάσης και αλατιού

Από αυτούς τους υπολογισμούς, είναι προφανές ότι το pH ενός διαλύματος μπορεί να επηρεαστεί από τη συγκέντρωση ιόντων Η και ιόντων ΟΗ στο διάλυμα.

• Τύπος συγκέντρωσης ή πολικότητας του διαλύματος:

M =n / V

Σημείωση:

M =μοριακότητα (M)

n =mol διαλυμένης ουσίας (mole)

v =όγκος διαλύματος (λίτρο)

Δεδομένου ότι η συγκέντρωση των ιόντων Η και ΟΗ στο διάλυμα επηρεάζεται από μία από τις μοριακότητα του διαλύματος, επομένως η συγκέντρωσή του επηρεάζεται από το mole της διαλυμένης ουσίας και τον όγκο του διαλύματος.

Εάν θέλουμε να αυξήσουμε ή να ενισχύσουμε τις όξινες ιδιότητες ενός διαλύματος, μπορούμε να το κάνουμε αυξάνοντας τη συγκέντρωση των ιόντων Η και προσθέτοντας mole διαλυμένης ουσίας. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του διαλύματος οξέος ή βάσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση των ιόντων Η. Όσο μεγαλύτερη συγκέντρωση ιόντων Η, όσο μικρότερο pH του διαλύματος, τόσο πιο όξινο γίνεται το διάλυμα.

Αντίστροφα, αν θέλουμε να αποδυναμώσουμε την οξύτητα ενός διαλύματος, μπορούμε να μειώσουμε τη συγκέντρωση των ιόντων Η ελαχιστοποιώντας τη διαλυτότητα του διαλύματος. Όσο μικρότερη είναι η συγκέντρωση ιόντων Η, τόσο μεγαλύτερο είναι το pH του διαλύματος, που σημαίνει ότι η οξύτητα του διαλύματος εξασθενεί.

Αυτή η αρχή δεν ισχύει μόνο για το εργαστήριο χημείας, αλλά και στην καθημερινή ζωή. Για παράδειγμα, για όσους αγαπούν τα κατοικίδια που φροντίζουν τα ψάρια σε λίμνες και ενυδρεία. Προσθήκη ισχυρού HNO₃ διάλυμα οξέος συνήθως διεξάγεται εάν στοχεύει στη μείωση του pH του νερού.

Βαθμός ιονισμού

Εάν το pH ενός διαλύματος επηρεάζεται από τη συγκέντρωση ιόντων Η ή ΟΗ, γιατί μπορεί ένα διάλυμα οξέος ή βάσης να έχει το ίδιο pH για την ίδια συγκέντρωση; Αυτό μπορεί να συμβεί λόγω της συγκέντρωσης γραμμομοριακού οξέος ή βάσης που ιονίζεται σε διαλύτη νερού. Η ποσότητα των ιονιζόμενων ουσιών σε υδατικούς διαλύτες είναι ο βαθμός ιοντισμού (α)

α =mole ποσότητα ιονισμένης ουσίας/αρχική μοριακή ποσότητα

Ο βαθμός ιοντισμού εκτός από το να χρησιμοποιείται για τη διαφοροποίηση διαλυμάτων ηλεκτρολυτών και μη ηλεκτρολυτών χρησιμοποιείται επίσης για να περιγράψει την ισχύ οξέων και βάσεων σε μονάδες 0-1 ή τοις εκατό. Εάν η τιμή του α =1, ταξινομείται ως ισχυρό οξύ ή ισχυρή βάση. Η τιμή του α =0 σημαίνει ότι τα mol της ουσίας δεν ιονίζονται με κανένα τρόπο. Ενώ αν η τιμή του α είναι μεταξύ 0-1, ταξινομείται ως ασθενές οξύ ή ασθενής βάση.

Με βάση αυτή την αρχή, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι εάν το pH ενός ισχυρού οξέος συγκριθεί με ασθενές οξύ της ίδιας συγκέντρωσης, το ισχυρό όξινο pH υποδηλώνει μικρότερο αριθμό (ισχυρότερη οξύτητα). Έτσι είναι η ίδια περίπτωση με το διάλυμα βάσης. Αν έχουμε διάλυμα NaOH (ισχυρή βάση) με συγκέντρωση 0,1 και NH₃ διάλυμα της ίδιας συγκέντρωσης, το pH του διαλύματος NaOH θα είναι μεγαλύτερο, πράγμα που σημαίνει ισχυρότερη βασικότητα.

Σταθερά ιοντισμού

Επιπλέον, ο βαθμός ιοντισμού επηρεάζει επίσης τα Ka και Kb ενός διαλύματος. Όπως γνωρίζουμε από τον τύπο υπολογισμού του pH του διαλύματος, τα Ka και Kb επηρεάζουν επίσης τα [H] και [OH]. Εάν επαναπροσδιοριστεί ο τύπος, ο βαθμός ιοντισμού του διαλύματος μπορεί να βρεθεί ριζοβολώντας το Ka/Kb διαιρεμένο με Ma/Mb. Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός ιοντισμού, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της σταθεράς ιοντισμού. Όσο μεγαλύτερη είναι η σταθερά ιοντισμού, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του [H] ή [OH]. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του [H], τόσο μεγαλύτερο είναι το pH ενός διαλύματος, τόσο ασθενέστερη είναι η οξύτητά του και αντίστροφα. Διαβάστε επίσης εδώ: Παραδείγματα διαλυμάτων οξέος

Επομένως, αυτή είναι όλη η πλήρης θεωρία σχετικά με τους παράγοντες που επηρεάζουν το διάλυμα pH. Ας μελετήσουμε καλά τη χημεία!