Jak vypočítat účinek ředění na pH

Ředění je běžná laboratorní technika, s níž se většina studentů vědy setkává, když chtějí dosáhnout konkrétní koncentrace roztoku. Ale je to také to, co děláte, když si doma přidáváte vodu do jídla a pití, abyste si je více oblíbili. Ředění ovlivňuje mnoho vlastností roztoku, včetně jeho úrovně pH.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Zředěním je kyselý roztok zásaditější a alkalický roztok kyselější. Chcete-li zjistit účinek pH ředění, určete koncentraci vodíkových iontů a pomocí jednoduchého pracovního vzorce ji převedete na pH.

Chcete-li zředit vodný roztok, jednoduše do něj přidejte vodu. Tím se zvyšuje podíl rozpouštědla nebo kapalného materiálu pro ředění ve srovnání s podílem rozpuštěné látky nebo složky rozpuštěné v rozpouštědle. Například pokud zředíte slanou vodu, roztok bude obsahovat stejné množství soli, ale množství vody se zvýší.

Stupnice pH měří, jak je látka kyselá nebo zásaditá. Běží od 0 do 14, přičemž pH 7 je neutrální, pH nižší než 7 je kyselé a pH vyšší než 7 je alkalické. Stupnice je logaritmická, což znamená, že každá celá hodnota pH pod 7 je desetkrát kyselejší než další vyšší hodnota. Například pH 3 je desetkrát kyselější než pH 4 a stokrát kyselější než pH 5.

Totéž platí pro hodnoty pH nad 7. Každá hodnota je desetkrát zásaditější než další nižší celá hodnota. Například pH 9 je desetkrát zásaditější než pH 8 a stokrát zásaditější než pH 7. Čistá nebo destilovaná voda má pH 7, ale když do vody přidáte chemikálie, roztok může být kyselý nebo zásaditý. Úroveň pH roztoku je měřítkem jeho koncentrace vodíkových iontů. Roztoky s vysokou koncentrací iontů vodíku mají nízké pH a roztoky s nízkou koncentrací iontů H + mají vysoké pH.

Mezi kyselé látky patří černá káva, kyselina z baterie a citronová šťáva. Ředění kyseliny snižuje koncentraci iontů H + (aq), což zvyšuje hladinu pH roztoku směrem k 7, čímž je méně kyselý. Úroveň pH kyselého roztoku však nemůže být vyšší než 7, protože voda, kterou přidáváte ke zředění, není zásaditá.

Alkalické látky zahrnují amoniak, prášek do pečiva a bělidlo. Ředění alkálie snižuje koncentraci OH- (aq) iontů, což snižuje hladinu pH roztoku směrem k 7, čímž je méně alkalický. Úroveň pH alkalického roztoku však nemůže klesnout pod 7, protože voda, kterou přidáváte ke zředění, není kyselá.

Úroveň pH roztoku je měřítkem jeho koncentrace vodíkových iontů. Roztoky s vysokou koncentrací iontů vodíku mají nízké pH a roztoky s nízkou koncentrací iontů H + mají vysoké pH. Jednoduchá pracovní definice pH je pH = - log [H +], kde [H +] je molarita vodíkových iontů. Logaritmus čísla je jednoduše exponent, když toto číslo zapíšete jako mocninu deseti. Definice pH vyřešená pro molaritu vodíkových iontů je pak [H +] = 10-pH. Například molarita vodíkových iontů v roztoku o pH 6 je 10^-6 M. Tento výpočet použijte k odhadu koncentrace vodíkových iontů před zředěním.

Po naředění změřte nový objem roztoku. Například pokud zředíte roztok na čtyřnásobek jeho původního objemu, koncentrace se sníží na jednu čtvrtinu. Pokud je původní objem V1 a celkový objem po naředění je V4, bude konečná koncentrace V1 / V4 krát původní koncentrace. Poté můžete převést koncentraci vodíkových iontů zpět na pH pomocí pH = - log [H +].