Πώς να υπολογίσετε την επίδραση του pH της αραίωσης

Η αραίωση είναι μια κοινή εργαστηριακή τεχνική που αντιμετωπίζουν οι περισσότεροι φοιτητές επιστήμης όταν θέλουν να επιτύχουν μια συγκεκριμένη συγκέντρωση μιας λύσης. Αλλά είναι επίσης αυτό που κάνετε όταν προσθέτετε νερό στα τρόφιμα και τα ποτά σας στο σπίτι για να τα κάνετε περισσότερο σύμφωνα με τις προτιμήσεις σας. Η αραίωση επηρεάζει πολλές ιδιότητες ενός διαλύματος, συμπεριλαμβανομένου του επιπέδου του pH.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Η αραίωση καθιστά ένα όξινο διάλυμα πιο αλκαλικό και ένα αλκαλικό διάλυμα πιο όξινο. Για να υπολογίσετε την επίδραση του pH της αραίωσης, καθορίζετε τη συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου και το μετατρέπετε σε pH χρησιμοποιώντας έναν απλό τύπο εργασίας.

Για να αραιώσετε ένα υδατικό διάλυμα, απλά προσθέτετε νερό σε αυτό. Αυτό αυξάνει την αναλογία του διαλύτη ή του υγρού υλικού για αραίωση σε σύγκριση με εκείνη της διαλυμένης ουσίας ή του συστατικού που διαλύεται στον διαλύτη. Για παράδειγμα, εάν αραιώσετε το αλμυρό νερό, το διάλυμα θα περιέχει την ίδια ποσότητα αλατιού, αλλά η ποσότητα του νερού θα αυξηθεί.

Η κλίμακα pH μετρά πόσο όξινη ή αλκαλική είναι μια ουσία. Λειτουργεί από 0 έως 14, με pH 7 να είναι ουδέτερο, pH χαμηλότερο από 7 όξινο και pH υψηλότερο από 7 είναι αλκαλικό. Η κλίμακα είναι λογαριθμική, που σημαίνει ότι κάθε τιμή pH ολόκληρου κάτω από 7 είναι δέκα φορές πιο όξινη από την επόμενη υψηλότερη τιμή. Για παράδειγμα, το ρΗ 3 είναι δέκα φορές πιο όξινο από το ρΗ 4 και 100 φορές περισσότερο όξινο από το ρΗ 5.

Το ίδιο ισχύει και για τιμές pH άνω του 7. Κάθε τιμή είναι δέκα φορές πιο αλκαλική από την επόμενη χαμηλότερη ολόκληρη τιμή. Για παράδειγμα, το ρΗ 9 είναι δέκα φορές περισσότερο αλκαλικό από το ρΗ 8 και 100 φορές περισσότερο αλκαλικό από το ρΗ 7. Το καθαρό ή αποσταγμένο νερό έχει pH 7, αλλά όταν προσθέτετε χημικά στο νερό, το διάλυμα μπορεί να γίνει είτε όξινο είτε αλκαλικό. Το επίπεδο pH ενός διαλύματος είναι ένα μέτρο της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου του. Διαλύματα με υψηλή συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου έχουν χαμηλό ρΗ και διαλύματα με χαμηλές συγκεντρώσεις ιόντων Η + έχουν υψηλό ρΗ.

Οι όξινες ουσίες περιλαμβάνουν μαύρο καφέ, οξύ μπαταρίας και χυμό λεμονιού. Η αραίωση ενός οξέος μειώνει τη συγκέντρωση των ιόντων Η + (υδ), η οποία αυξάνει το επίπεδο pH του διαλύματος προς 7, καθιστώντας το λιγότερο όξινο. Ωστόσο, το επίπεδο pH ενός όξινου διαλύματος δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 7, επειδή το νερό που προσθέτετε για να το αραιώσετε δεν είναι αλκαλικό.

Οι αλκαλικές ουσίες περιλαμβάνουν αμμωνία, μπέικιν πάουντερ και λευκαντικό. Η αραίωση ενός αλκαλίου μειώνει τη συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ- (υδ), η οποία μειώνει το επίπεδο pH του διαλύματος προς 7, καθιστώντας το λιγότερο αλκαλικό. Ωστόσο, το επίπεδο pH ενός αλκαλικού διαλύματος δεν μπορεί να είναι χαμηλότερο από 7, επειδή το νερό που προσθέτετε για να το αραιώσετε δεν είναι όξινο.

Το επίπεδο pH ενός διαλύματος είναι ένα μέτρο της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου του. Διαλύματα με υψηλή συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου έχουν χαμηλό ρΗ και διαλύματα με χαμηλές συγκεντρώσεις ιόντων Η + έχουν υψηλό ρΗ. Ένας απλός ορισμός λειτουργίας του pH είναι pH = - log [H +], όπου [H +] είναι η μοριακότητα των ιόντων υδρογόνου. Ένας λογάριθμος ενός αριθμού είναι απλά ο εκθέτης όταν γράφετε αυτόν τον αριθμό ως δύναμη δέκα. Ο ορισμός του διαλυθέντος ρΗ για τη μοριακότητα ιόντων υδρογόνου είναι τότε [H +] = 10-pH. Για παράδειγμα, η μοριακότητα των ιόντων υδρογόνου σε διάλυμα ρΗ 6 είναι 10^-6 Μ. Χρησιμοποιήστε αυτόν τον υπολογισμό για να υπολογίσετε τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου πριν από την αραίωση.

Μετά την αραίωση, μετρήστε τον νέο όγκο του διαλύματος. Για παράδειγμα, εάν αραιώσετε το διάλυμα στο τετραπλάσιο του αρχικού του όγκου, η συγκέντρωση θα μειωθεί στο ένα τέταρτο. Εάν ο αρχικός όγκος είναι V1 και ο συνολικός όγκος μετά την αραίωση είναι V4, η τελική συγκέντρωση θα είναι V1 / V4 φορές η αρχική συγκέντρωση. Στη συνέχεια, μπορείτε να μετατρέψετε τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου σε pH χρησιμοποιώντας pH = - log [H +].