Πώς να βρείτε τη συγκέντρωση όταν σας δίνεται το pH

Η κλίμακα pH κυμαίνεται από 0 έως 14 και είναι ένα μέτρο οξύτητας ή αλκαλικότητας. Στην τάξη ή στο εργαστήριο, υπάρχουν πολλά οφέλη από τη γνώση του pH μιας ουσίας. Το pH μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί τι είναι μια ουσία και πώς θα αντιδράσει υπό ορισμένες συνθήκες.

Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης ιόντων υδρονίου ή υδροξειδίου, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στον προσδιορισμό της συγκέντρωσης άλλων ιόντων στο διάλυμα.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση pH παρακάτω για να εκτελέσετε τον υπολογισμό για επίλυση αγνώστων.

Τα ιόντα υδρογόνου (Η+) σε υδατικά διαλύματα σχηματίζουν δεσμούς με μόρια νερού για να σχηματίσουν ιόντα υδρονίου (H3O+).
2 H2O ==> H3O+ + OH−

Εξίσωση pH

Η ακόλουθη εξίσωση είναι μια θεμελιώδης και χρήσιμη βάση της χημείας και μπορεί να θεωρηθεί κάπως ως ένας υπολογιστής pH. Εάν γνωρίζετε το pH, μπορείτε να λύσετε τη συγκέντρωση ιόντων υδρονίου και αντιστρόφως, μπορείτε να λύσετε το pH εάν γνωρίζετε τη συγκέντρωση των ιόντων υδρονίου.

pH =− log [H3O+]
Το pH ενός διαλύματος είναι ίσο με τον αρνητικό λογάριθμο της συγκέντρωσης ιόντων υδρονίου (H3O+).

Παράδειγμα 1:Εύρεση pH από [H3O+].

Σε ένα δείγμα 1,0 L υδροχλωρικού οξέος 0,1 M (HCl) η συγκέντρωση των ιόντων υδρονίου είναι 1 × 10. Ποιο είναι το pH;

pH =− log [H3O+]
pH =− log (1 × 10 )
pH =− ( − 1)
pH =1

Μετατροπή pH

Παράδειγμα 2:Βρείτε [H3O+] από το pH

Αν το pH του διαλύματος είναι 4,3. Ποια είναι η συγκέντρωση των ιόντων υδρονίου;

Το πρώτο βήμα είναι η αναδιάταξη την εξίσωση :

[H3O+] =10 [H3O+] =10 [H3O+] =5,01 × 10

Παράδειγμα 3:Τι γίνεται αν είναι βάση;

Χρησιμοποιήστε τη σταθερά ιόντων προϊόντος για το νερό (K_w ).
Kw =1 × 10 =[H3O+] × [OH]
[H3O+] =(1 × 10 ) / [OH-]

Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος εάν [OH-] =4,0 x 10 M;

Βήμα 1
[H3O+] =(1 × 10 ) / [OH-]
[H3O+] =( 1 × 10 ) / (4,0 x 10 )
[H3O+] =0,25 × 10

Βήμα 2
pH =− log [H3O+]
pH =− log (0,25 × 10 )
pH =− ( − 3,60)
pH =3,60

Σημαντικά στοιχεία

Αν και οι κανόνες για τον προσδιορισμό σημαντικών αριθμών είναι αρκετά άκαμπτοι, οι υπολογισμοί για το pH είναι κάπως ειδικοί στο ότι μόνο οι αριθμοί στα δεξιά του δεκαδικού υπολογίζονται ως σύκα!

Σταθερά διάστασης οξέος (Ka)

Η σταθερά διάστασης οξέος είναι το τμήμα ενός οξέος σε ιονισμένη μορφή. Τα αδύναμα οξέα έχουν μικρό K_a τιμές επειδή το μεγαλύτερο μέρος του οξέος παραμένει αδιάσπαστο. Το ανθρακικό οξύ είναι ένα καλό παράδειγμα ασθενούς οξέος. Η εξίσωση ισορροπίας είναι:

H₂ CO₃ (aq) ↔ HCO₃ (aq) + H (aq) K_a =4,3 x 10

Εφόσον το ανθρακικό οξύ είναι διπρωτικό οξύ και μπορεί να δώσει άλλο Η, η δεύτερη εξίσωση διάστασης είναι:

HCO₃ (aq) ↔ CO₃ (aq) + H (aq) K_a =4,8 x 10

Τα ισχυρά οξέα έχουν μεγάλες σταθερές διάστασης. διασπώνται πλήρως στο νερό. Το νιτρικό οξύ είναι ένα καλό παράδειγμα ισχυρού οξέος. Η εξίσωση ισορροπίας για το νιτρικό οξύ είναι:

HNO₃ (aq) ↔ ΟΧΙ₂ + H K_a =40

Το K_a Η τιμή του 40 είναι ουσιαστικά πιο σημαντική από αυτή του ανθρακικού οξέος, που ήταν 4,3 x 10.