pH Υδατικών Διαλυμάτων Αλατιού

Τα περισσότερα οξέα είναι αδύναμα. Φαίνεται ότι υπάρχουν εκατοντάδες και χιλιάδες από αυτούς, αλλά μόνο μερικές δεκάδες είναι ισχυρές. Μπορούμε να διαχειριστούμε διαλύματα ασθενούς οξέος με τον ίδιο τρόπο που χειριζόμαστε τα ισχυρά οξέα. Η μόνη παραλλαγή είναι ότι πρέπει τώρα να εξηγήσουμε την ατελή «διάσπαση» του οξέος.

Θα ξεκινήσουμε με το απλό παράδειγμα του καθαρού οξέος στο νερό και θα προχωρήσουμε στην πιο γενική κατάσταση στην οποία υπάρχουν όξινα άλατα. Αυτά τα τελευταία μείγματα ονομάζονται ρυθμιστικά διαλύματα, ζωτικής σημασίας στη χημεία, τη φυσιολογία, τη βιομηχανία και το περιβάλλον.

Αυτή η εργασία θα συζητήσει την έννοια του pH των υδατικών διαλυμάτων, το παράδειγμά του, την έννοια του ασθενούς οξέος και ισχυρή βάση. Μαζί με αυτό θα καλύψει το ph υδατικό διάλυμα των αλάτων.

Το pH των υδατικών διαλυμάτων

Η ιδέα του pH αφορά τον «λογάριθμο της ισορροπίας» της διαδικασίας αυτοιονισμού του νερού. Επομένως, η έννοια περιορίζεται πρακτικά σε υδατικά διαλύματα.

Οι ίδιες ιδέες, ωστόσο, ισχύουν για διάφορα μέσα. Σημαίνει ότι εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται μετρήσεις οξύτητας και βασικότητας. Το διμεθυλοσουλφοξείδιο είναι ένας άλλος τυπικός διαλύτης για αυτούς τους τύπους μετρήσεων.

Ωστόσο, οι περισσότερες διαδικασίες μέτρησης pH δεν ισχύουν για οργανικούς διαλύτες. Οι τυπικοί μετρητές pH εξαρτώνται από το ηλεκτρικό ρεύμα ή τη μετάδοση φορτίου μέσω του διαλύματος. Οι περισσότεροι από τους διαλύτες δεν είναι αγώγιμοι με κανέναν σημαντικό τρόπο.

Το "pH ενός υδατικού διαλύματος" υποδεικνύει εάν είναι οξύ ή βάση. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την αναλογία «συγκέντρωση ιόντων υδρονίου» σε ένα υδατικό διάλυμα για να προσδιορίσουμε και να υπολογίσουμε το pH του διαλύματος.

Το "pH ενός υδατικού διαλύματος" προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας την κλίμακα pH, η οποία στο νερό ποικίλλει συνήθως από 0 έως 14. Ένα pH 7 είναι ουδέτερο. Ένα pH μικρότερο από 7 είναι όξινο, ενώ εκείνο από 7 ή παραπάνω θεωρείται βασικό.

Τα όξινα διαλύματα έχουν υψηλή συγκέντρωση υδρονίου και χαμηλό ποσοστό υδροξειδίου. Αντίθετα, τα βασικά διαλύματα έχουν υψηλή συγκέντρωση υδροξειδίου και χαμηλό ποσοστό υδρονίου.

Ασθενές οξύ και ισχυρή βάση

Όταν οι αναλογίες ιόντων υδρονίου και υδροξειδίου σε ένα διάλυμα είναι ισοδύναμες, είναι ουδέτερο. Όταν συνδυάζουμε και τα δύο διαλύματα οξέος και βάσης, συμβαίνει μια διαδικασία εξουδετέρωσης οξέος-βάσης.

Επίσης, ακόμα κι αν τα συνδυάσουμε στοιχειομετρικά και στις ίδιες ποσότητες, τα αποτελέσματα της λύσης μπορεί να μην είναι ουδέτερα . Οφείλεται στις επιδράσεις της σύνθεσης του άλατος ανεξάρτητα από το εάν το διάλυμα είναι όξινο, ουδέτερο ή βασικό. Θα μπορούσε να περιλαμβάνει είτε επιπλέον ιόντα υδρονίου είτε υδροξειδίου.

Όταν εξουδετερώνουμε μια "αδύναμη βάση με ισχυρότερο οξύ", το αποτέλεσμα είναι ένα αλάτι που περιέχει το αδύναμο συζευγμένο οξύ της βάσης. Αυτό το συζυγές οξύ έχει χαμηλή οξύτητα. Για παράδειγμα,  το χλωριούχο αμμώνιο, NH4Cl,  είναι ένα άλας που παράγεται από την αλληλεπίδραση της «ασθενούς βάσης αμμωνίας» και του «ισχυρού οξέος HCl».

Αυτό το διάλυμα άλατος περιλαμβάνει ιόντα αμμωνίου καθώς και ιόντα χλωρίου. Επειδή το HCl είναι ένα ισχυρό οξύ, το ιόν χλωρίου δεν επηρεάζει την οξύτητα του διαλύματος. Το χλωρίδιο είναι μια εύθραυστη βάση που δεν θα πάρει ένα πρωτόνιο σε σημαντικό βαθμό. Επιπλέον, το ιόν «αμμωνίου», το συζυγές «οξύ της αμμωνίας», αλληλεπιδρά με το νερό και αυξάνει τη συγκέντρωση ιόντων υδρονίου.

NH4+(aq) + H2O(l) ⇌ H3O+(aq) + NH3(aq)

Παράγοντες που επηρεάζουν το pH των υδατικών διαλυμάτων αλάτων

Τα άλατα που προέρχονται από στερεές βάσεις και οξέα δεν πρέπει να υδρολύονται. Το pH πρέπει να παραμείνει σταθερό στο 7. Αυτό το κατιόν δεν θα αλλάξει το Η+ και το ανιόν δεν προσελκύει κατά κάποιο τρόπο το Η+ από υγρά όπως το νερό.

Επομένως, τα «αλογονίδια και τα αλκαλικά μέταλλα» διασπώνται και δεν έχουν καμία επίδραση στο Η+. Εξαιτίας αυτού, το NaCl είναι πράγματι ένα ουδέτερο άλας. Τα άλατα που περιλαμβάνουν αλογονίδια και ένα αλκαλικό μέταλλο διασπώνται σε ιόντα.

Άλατα που προέρχονται από στερεές βάσεις και ασθενή οξέα υδρολύονται, με αποτέλεσμα υψηλότερο pH από 7. Το αλάτι αποτελείται του οποίου σχηματίζεται ένα σχετικά ασθενέστερο οξύ, κυρίως οργανικό. Μπορεί να λάβει τα πρωτόνια από ρευστά όπως το νερό εντός της περιόδου αντίδρασης.

Αναγκάζει το νερό να λειτουργεί ως όξινο διάλυμα, σχηματίζοντας ένα ιόν υδροξειδίου (OH–). Το κατιόν θα προέρχεται από μια ισχυρότερη βάση, όπως τα μέταλλα αλκαλίων ή γαιών, και διαλύεται σε ιόντα, επομένως δεν επηρεάζει το Η+.

Άλατα ασθενών βάσεων και ισχυρότερων οξέων το υδρολύουν, με αποτέλεσμα pH μικρότερο από 7. Λόγω το ανιόν γίνεται ιόν θεατή και αποτυγχάνει να προσελκύσει το Η+. Το «κατιόν από την αδύναμη βάση» δίνει ένα πρωτόνιο σε υγρά όπως το νερό, δημιουργώντας ένα ιόν υδρονίου.

Άλατα που προέρχονται από αδύναμη βάση και όξινη υδρόλυση παρόμοια με τα άλλα, αλλά είναι πιο πολύπλοκα και πρέπει λογαριασμός για τα Ka και Kb. Όποτε το οξύ είναι πιο ζωτικής σημασίας, θα αποφασίσει εάν το διάλυμα είναι όξινο ή βασικό.

Έτσι, το κατιόν θα λειτουργεί περισσότερο σαν όξινος τύπος. Το ανιόν θα λειτουργήσει ως βάση, σχηματίζοντας είτε ένα ιόν υδροξειδίου είτε ένα ιόν υδρονίου, ανάλογα με το ποιο ιόν λειτουργεί πιο γρήγορα με το νερό.

Συμπέρασμα

Το pH των διαλυμάτων που περιέχουν «άλατα ή ένυδρα μεταλλικά ιόντα» υπαγορεύεται από τον βαθμό υδρόλυσης του ιόντων που υπάρχουν στο διάλυμα.

Μπορούμε να υπολογίσουμε το pH των διαλυμάτων χρησιμοποιώντας τυπικές διαδικασίες ισορροπίας. Εναλλακτικά, μπορούμε να το προσδιορίσουμε ποιοτικά ως όξινο, βασικό ή ουδέτερο με βάση τη σχετική «Ka και Kb» των εμπλεκόμενων ιόντων.