Det er svært at leve i den moderne verden uden at høre referencer til syrer, som ofte er portrætteret i farmaceutiske og andre reklamer som flydende aggressorer bøjet om at slette og beskadige alle mulige ting, fra hud til tøj til møbel. Du har uden tvivl set annoncer for produkter kaldet antacida, som er designet til at håndtere virkningerne af syre produceret i maven.
Syrer har forskellige grader af styrke eller surhed. Den skæve men grundlæggende enkle skala kendt som pH-skala er et mål for, hvor sur en vandig opløsning er, eller, i en anden indramning af det samme kemiske scenario, hvor basisk eller alkalisk den er.
For at bestemme pH-værdien i en vandig opløsning (dvs. et stof opløst i vand) behøver du kun at kende koncentrationen af brintioner (H+) i den løsning eller dens molaritet. Men bortset fra pH, hvad handler mol, molaritet og syrer alligevel om?
Fakta om syrer og baser
Syrer er molekyler, der kan donere protoner. Et simpelt eksempel er saltsyre, HCI. Dette molekyle opgiver let sin H + -komponent i vandig opløsning og er en
stærk syre. Andre syrer, såsom kulsyre (H2CO3), opgiver deres protoner mere tilbageholdende og kaldes svage syrer. Når en syre (HA) donerer en proton (H +), siges det at den er ioniseret, hvor produkterne er H + og hvad der er tilbage (generelt A−; i tilfælde af kulsyre, HCO3−).Stærke syrer har lave pH-værdier. Vand er neutralt med en pH-værdi på 7; stærk basereller protonacceptorer (såsom natriumhydroxid, NaOH) har høje pH-værdier, nogle tæt på 14,0.
Muldvarpe og molaritet
Til syrebasekemiske formål er det mere hensigtsmæssigt at måle koncentrationen af opløst stof i modermærker, eller individuelle partikler (fx atomer, molekyler) pr. volumenhedsenhed snarere end masse pr. volumenhedsenhed. Dette skyldes, at atomer reagerer med hinanden i kendte proportioner på en måde, der ikke er relateret til atommassen.
En mol (1 mol) af noget er 6,02 × 1023 partikler; 1 mol i et volumen på 1 L har en molaritet på 1,0. Således har 6 mol NaCl i 8 liter vandig opløsning en molaritet på 6 mol / 8 liter = 0,75; 6 mol af det meget mere massive molekyle adenosintriphosphat opløst i 8 L har mere masse, men har den samme molaritet, 0,75 M.
Hvad er pH-formlen?
PH-ligningen er oftest skrevet i form
pH = -log_ {10} [H ^ {+}]
Her er mængden i parentes molariteten af H + -ioner i opløsningen. Således, hvis du kender molariteten, kan du få pH-værdien og omvendt.
Eksempler på pH-beregninger
For at gå fra molaritet til pH skal du bruge din lommeregner eller et lignende værktøj til at føre logaritmen til base 10 (standardbasen) af molariteten, vende tegnet for at få en positiv værdi, og du er færdig!
Eksempel: Hvis molariteten af en vandig opløsning er 6,3 × 10-5 M, hvad er pH?
pH = −log [6,3 × 10-5] = 4.2.
Du kan også beregne koncentrationen fra pH og pK-enhvor sidstnævnte er afledt af syredissociationskonstantK-en. Jo højere K-en for en bestemt syre, jo stærkere syre den er. PK-en for enhver syre er den pH, hvorved halvdelen af syren er blevet ioniseret (det vil sige når halvdelen af de "sure" protoner er blevet afladet i opløsningen).
Ligningen af interesse er kendt som Henderson-Hasselbach ligning og er skrevet:
pH = pKa + log_ {10} \ dfrac {[A ^ {-}]} {[HA]}
Dette betyder, at givet en syres pK-en og den relative koncentration af anion og "intakt" syre, kan du bestemme pH. K-en værdier kan let slås op online, og du kan finde pKa ved hjælp af samme operation som for pH, hvis den ikke også er angivet.
Online pH- og pOH-regnemaskine
Se ressourcerne for et webværktøj, der giver dig mulighed for at bestemme pH-værdien for forskellige sure og basiske løsninger. Du kan bruge dette til at få en fornemmelse af forholdet mellem forskellige individuelle syrestyrker, koncentration og pH.