Как да изчислим концентрацията на водородни йони

Концентрацията на водородни йони ни казва колко киселинен или основен е даден разтвор. Повече водородни йони? По-кисела. По-малко водородни йони? По-основно. Доста просто, нали? Нека да разгледаме как да определим и изчислим концентрацията на водородни йони. Първо ще видите как получавате водородни йони и хидроксидни йони във вода.

Самойонизация на водата

Водата се самоионизира в малка степен:

Това е опростяване, тъй като свободните водородни йони всъщност не съществуват в разтвор. Ето как изглежда всъщност:

Чрез водородна връзка водородният йон се свързва с водна молекула, за да създаде Н3О+, или хидроний. По този начин, когато изчислявате концентрацията на водородни йони, вие също изчислявате концентрацията на хидрониеви йони.

За водата продукт с воден йон или Кw ни казва концентрацията на Н+ или Н3О+ и концентрацията на OH- или хидроксидни йони.

При 25 градуса по Целзий експериментално определената стойност на КW е 1,0 х 10-14 М2.

Нека да разгледаме как можете да използвате знанията си за дисоциацията и К

W за изчисляване на концентрацията на водородни йони или за силни киселини, или за основи.

Изчисляване на концентрацията на водородни йони от моларността на силна киселина

Силната киселина увеличава концентрацията на водородни йони спрямо наличните хидроксидни йони.

Пример е HCl:

Тъй като HCl е силна киселина, тя дисоциира напълно във вода. Така че, да речем, че имате 1.5M HCl разтвор. Каква е концентрацията на водородните йони?

Е, това е доста просто и дори не изисква никаква математика! Тъй като киселината дисоциира напълно, концентрацията на водородни йони е същата като моларността на разтвора. В този случай това означава концентрацията на водородни йони или [H+], е 1,5M.

Силната основа, от друга страна, има повече хидроксидни йони, отколкото водородни йони. Да приемем, че имате 0.1M разтвор на NaOH. Каква е концентрацията на Н+ в такъв случай? Сега ще трябва да използвате знанията си за К.W.

Знаете, че тъй като тази силна основа се дисоциира напълно, концентрацията на хидроксид или OH- е равна на моларността на разтвора. [OH-] = 0,1 М.

Така,

Решавайки за [H +], получавате:

Това има смисъл! Тъй като това е основно решение, има повече хидроксидни йони, отколкото водородни йони.

Изчисляване на концентрацията на водородни йони от pH

Сега да се занимаваме непрекъснато с научна нотация, за да обсъждаме концентрацията на водородни йони, е малко тромаво. Вместо това учените използват скалата на pH.

Ето дефиницията на рН:

pH е отрицателният логаритъм на концентрацията на водород. Буквата p буквално означава отрицателен дневник.

И така, като се има предвид стойността на рН 5,5, можете да намерите концентрацията на водородни йони:

Гмуркането с отрицателен и вземането на обратния дневник ви дава:

Решавайки, получавате:

Концентрацията на водородни йони в разтвор с рН = 5,5 е 3,2 * 10-6М. Вижте, това е причината да се говори за pH е много по-лесно от цялото дълго число, което получавате за отговор! PH от 5,5 ви казва за киселинността и можете да изчислите моларността, ако имате нужда от нея.

Какво означават стойностите на pKa?

Докато изчисляването на концентрацията на водородните йони на силните киселини е достатъчно лесно, тъй като те се дисоциират напълно в разтвор, изчисляването на концентрацията на водородни йони в слаби киселини е малко по-хитро. Тези киселини не се йонизират напълно във вода. Всяка киселина има тенденция да губи водороден йон във воден разтвор. По-силната киселина е по-вероятно да загуби своя водороден йон, отколкото слабата киселина.

Константите на равновесие за реакциите на йонизация се наричат ​​константи на киселинна дисоциация (Kа). По-силните киселини имат по-висок Ка докато по-слабите киселини имат по-нисък Ка. Сега, точно както при концентрацията на водородни йони, където сте преминали към pH вместо само H, учените използват pKа за да покаже колко силна или слаба е една киселина. С по-висока склонност към загуба на протон, киселината е по-силна и така pKа е по-малък.

Съвети

  • Колкото по-висока е стойността на рКа, толкова по-слаба е киселината; колкото по-ниска е стойността на рКа, толкова по-силна е киселината.

  • Дял
instagram viewer