Es ist schwer, in der modernen Welt zu leben, ohne Hinweise auf Säuren zu hören, die oft in pharmazeutischen und andere Werbung als flüssige Aggressoren, die alles Mögliche auslöschen und beschädigen wollen, von der Haut über die Kleidung bis hin zu Möbel. Sie haben zweifellos Anzeigen für Produkte gesehen, die als Antazida bezeichnet werden und die die Auswirkungen der im Magen produzierten Säure bekämpfen sollen.
Säuren haben einen unterschiedlichen Grad an Stärke oder Säure. Die skurrile, aber im Grunde einfache Skala, bekannt als die pH-Skala ist ein Maß dafür, wie sauer eine wässrige Lösung ist oder, in einem anderen Rahmen des gleichen chemischen Szenarios, wie basisch oder alkalisch sie ist.
Um den pH-Wert einer wässrigen Lösung (d. h. einer in Wasser gelösten Substanz) zu bestimmen, müssen Sie nur die Konzentration der Wasserstoffionen (H+) in dieser Lösung, oder seine Molarität. Aber was sind Mol, Molarität und Säuren abgesehen vom pH-Wert überhaupt?
Fakten über Säuren und Basen
Säuren sind Moleküle, die Protonen abgeben können. Ein einfaches Beispiel ist Salzsäure, HCl. Dieses Molekül gibt in wässriger Lösung leicht seine H+-Komponente ab und ist a
Starke Säuren haben niedrige pH-Werte. Wasser ist neutral mit einem pH-Wert von 7; stark Basen, oder Protonenakzeptoren (wie Natriumhydroxid, NaOH) haben hohe pH-Werte, einige nahe 14,0.
Maulwürfe und Molarität
Für Säure-Basen-Chemie-Zwecke ist es besser, die Konzentration gelöster Stoffe in Maulwürfe, oder einzelne Partikel (z. B. Atome, Moleküle) pro Volumeneinheit statt Masse pro Volumeneinheit. Dies liegt daran, dass Atome in bekannten Proportionen ohne Bezug zur Atommasse miteinander reagieren.
Ein Mol (1 Mol) von allem ist 6,02 × 1023 Partikel; 1 mol in einem Volumen von 1 l hat eine Molarität von 1,0. Somit haben 6 Mol NaCl in 8 L wässriger Lösung eine Molarität von 6 Mol/8 L = 0,75; 6 Mol des viel massiveren Moleküls Adenosintriphosphat, gelöst in 8 L, haben mehr Masse, aber die gleiche Molarität, 0,75 M.
Was ist die pH-Formel?
Die pH-Gleichung wird meistens in der Form
pH = -log_{10}[H^{+}]
Dabei ist die Menge in Klammern die Molarität der H+-Ionen in der Lösung. Wenn Sie also die Molarität kennen, können Sie den pH-Wert ermitteln und umgekehrt.
Beispiele für pH-Berechnungen
Um von der Molarität zum pH-Wert zu wechseln, verwenden Sie Ihren Taschenrechner oder ein ähnliches Werkzeug, um den Logarithmus zur Basis 10 (der Standardbasis) der Molarität zu bringen, kehren Sie das Vorzeichen um, um einen positiven Wert zu erhalten, und Sie sind fertig!
Beispiel: Wenn die Molarität einer wässrigen Lösung 6,3 × 10. beträgt-5 M, was ist der pH-Wert?
pH = −log[6,3 × 10-5] = 4.2.
Sie können die Konzentration auch aus pH und pK. berechnenein, wobei letzteres abgeleitet ist von der SäuredissoziationskonstanteKein. Je höher der Kein für eine bestimmte Säure ist die Säure umso stärker. Die pKein für jede Säure ist der pH-Wert, bei dem die Hälfte der Säure ionisiert wurde (dh wenn die Hälfte der "sauren" Protonen in die Lösung abgegeben wurde).
Die interessierende Gleichung heißt Henderson-Hasselbach-Gleichung und steht geschrieben:
pH = pKa + log_{10}\dfrac{[A^{-}]}{[HA]}
Dies bedeutet, dass bei einem gegebenen pK einer Säureein und der relativen Konzentration von Anion und "intakter" Säure können Sie den pH-Wert bestimmen. Kein Die Werte können leicht online nachgeschlagen werden, und Sie können den pKa mit der gleichen Operation wie für den pH-Wert ermitteln, wenn er nicht ebenfalls aufgeführt ist.
Online pH- und pOH-Rechner
In den Ressourcen finden Sie ein Webtool, mit dem Sie den pH-Wert verschiedener saurer und basischer Lösungen bestimmen können. Damit können Sie ein Gefühl für die Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen individuellen Säurestärken, Konzentrationen und pH-Werten bekommen.