Πώς να βρείτε το pH για δεδομένη μοριακότητα

Είναι δύσκολο να ζήσετε στον σύγχρονο κόσμο χωρίς να ακούσετε αναφορές σε οξέα, τα οποία συχνά απεικονίζονται σε φαρμακευτικά προϊόντα και Άλλες διαφημίσεις ως υγροί επιτιθέμενοι προσπαθούν να σβήσουν και να καταστρέψουν κάθε είδους πράγματα, από το δέρμα μέχρι τα ρούχα έπιπλα. Αναμφίβολα έχετε δει διαφημίσεις για προϊόντα που ονομάζονται αντιόξινα, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για να αντιμετωπίζουν τις επιδράσεις του οξέος που παράγεται στο στομάχι.

Τα οξέα έχουν διαφορετικούς βαθμούς αντοχής ή οξύτητα. Η ιδιόμορφη αλλά ουσιαστικά απλή κλίμακα γνωστή ως κλίμακα pH είναι ένα μέτρο του πόσο όξινο είναι ένα υδατικό διάλυμα ή, σε διαφορετικό πλαίσιο του ίδιου χημικού σεναρίου, πόσο βασικό ή αλκαλικό είναι.

Για να προσδιορίσετε το pH ενός υδατικού διαλύματος (δηλαδή, μια ουσία διαλυμένη σε νερό), πρέπει να γνωρίζετε μόνο τη συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου (H⁺) σε αυτήν τη λύση, ή της μοριακότητα. Αλλά εκτός από το pH, τι είναι τα γραμμομόρια, η μοριακότητα και τα οξέα;

Τα οξέα είναι μόρια που μπορούν να δωρίσουν πρωτόνια. Ένα απλό παράδειγμα είναι το υδροχλωρικό οξύ, HCl. Αυτό το μόριο εγκαταλείπει εύκολα το συστατικό Η + σε υδατικό διάλυμα και είναι α ισχυρό οξύ. Άλλα οξέα, όπως ανθρακικό οξύ (Η₂CO₃), εγκαταλείπουν τα πρωτόνια τους πιο απρόθυμα και καλούνται ασθενή οξέα. Όταν ένα οξύ (HA) δωρίζει ένα πρωτόνιο (H +), λέγεται ότι είναι ιονισμένο, με τα προϊόντα να είναι H + και ό, τι απομένει (γενικά A⁻; στην περίπτωση του ανθρακικού οξέος, HCO₃⁻).

Τα ισχυρά οξέα έχουν χαμηλές τιμές pH. Το νερό είναι ουδέτερο, με pH 7. ισχυρός βάσεις, ή οι δέκτες πρωτονίων (όπως υδροξείδιο του νατρίου, NaOH) έχουν υψηλές τιμές ρΗ, μερικές πλησιάζουν το 14,0.

Για σκοπούς χημείας βάσης οξέος, είναι καταλληλότερη η μέτρηση της συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας σε κρεατοελιές, ή μεμονωμένα σωματίδια (π.χ. άτομα, μόρια), ανά μονάδα όγκου και όχι μάζα ανά μονάδα όγκου. Αυτό συμβαίνει επειδή τα άτομα αντιδρούν μεταξύ τους σε γνωστές αναλογίες με τρόπο που δεν σχετίζεται με την ατομική μάζα.

Ένα mole (1 mol) οτιδήποτε είναι 6,02 × 10²³ σωματίδια 1 mol σε όγκο 1 L έχει μοριακότητα 1,0. Έτσι 6 mol NaCI σε 8 L υδατικού διαλύματος έχει μοριακότητα 6 mol / 8 L = 0,75. 6 mol του πολύ πιο ογκώδους μορίου τριφωσφορικής αδενοσίνης διαλυμένου σε 8 L έχει μεγαλύτερη μάζα αλλά έχει την ίδια μοριακότητα, 0,75 M.

Η εξίσωση pH γράφεται πιο συχνά με τη μορφή

Εδώ, η ποσότητα σε παρένθεση είναι η μοριακότητα των ιόντων Η + στο διάλυμα. Έτσι, εάν γνωρίζετε τη μοριακότητα, μπορείτε να λάβετε την τιμή του pH και αντίστροφα.

Για να μεταβείτε από τη μοριακότητα στο pH, χρησιμοποιήστε την αριθμομηχανή ή ένα παρόμοιο εργαλείο για να μεταφέρετε τον λογάριθμο στη βάση 10 (την προεπιλεγμένη βάση) της μοριακότητας, αντιστρέψτε το σύμβολο για να λάβετε θετική τιμή και τελειώσατε!

Παράδειγμα: Εάν η μοριακότητα ενός υδατικού διαλύματος είναι 6,3 × 10^-5 Μ, ποιο είναι το pH;

pH = −log [6,3 × 10^-5] = 4.2.

Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε τη συγκέντρωση από το pH και το pK_ένα, το τελευταίο προέρχεται από το σταθερά διάστασης οξέοςκ_ένα. Όσο υψηλότερο είναι το Κ_ένα για ένα συγκεκριμένο οξύ, τόσο ισχυρότερο είναι το οξύ. Το pK_ένα για οποιοδήποτε οξύ είναι το ρΗ στο οποίο το ήμισυ του οξέος έχει ιονιστεί (δηλαδή, όταν τα μισά από τα "όξινα" πρωτόνια έχουν εκφορτωθεί στο διάλυμα).

Η εξίσωση ενδιαφέροντος είναι γνωστή ως Εξίσωση Henderson-Hasselbach και είναι γραμμένο:

Αυτό σημαίνει ότι δεδομένου του pK ενός οξέος_ένα και τη σχετική συγκέντρωση ανιόντος και "άθικτου" οξέος, μπορείτε να προσδιορίσετε το pH. κ_ένα Οι τιμές μπορούν εύκολα να αναζητηθούν στο διαδίκτυο και μπορείτε να βρείτε το pKa χρησιμοποιώντας την ίδια λειτουργία όπως και για το pH, εάν δεν αναφέρεται επίσης.

Δείτε τους πόρους για ένα εργαλείο ιστού που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε το pH διαφόρων όξινων και βασικών λύσεων. Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να αποκτήσετε μια αίσθηση για τις σχέσεις μεταξύ διαφορετικών μεμονωμένων αντοχών οξέος, συγκέντρωσης και pH.