Πώς να βρείτε τη συγκέντρωση όταν λαμβάνετε το pH

Η κλίμακα pH κυμαίνεται από 0 έως 14 και είναι ένα μέτρο οξύτητας ή αλκαλικότητας. Στην τάξη ή στο εργαστήριο, υπάρχουν πολλά οφέλη από τη γνώση του pH μιας ουσίας. Το pH μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί τι είναι μια ουσία και πώς θα αντιδράσει υπό ορισμένες συνθήκες.

Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης ιόντων υδρονίου ή υδροξειδίου, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε προσδιορισμό της συγκέντρωσης άλλων ιόντων στο διάλυμα.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση pH παρακάτω για να εκτελέσετε τον υπολογισμό για να επιλύσετε άγνωστα.

Τα ιόντα υδρογόνου (Η +) σε υδατικά διαλύματα σχηματίζουν δεσμούς με μόρια νερού για να σχηματίσουν ιόντα υδρονίου (Η3Ο +).
2 H2O ==> H3O + + OH−

Η ακόλουθη εξίσωση είναι μια θεμελιώδης και χρήσιμη βάση της χημείας και μπορεί να θεωρηθεί ως κάπως υπολογιστής pH. Εάν γνωρίζετε το pH, μπορείτε να επιλύσετε τη συγκέντρωση ιόντων υδρονίου και αντιστρόφως, μπορείτε να επιλύσετε το pH εάν γνωρίζετε τη συγκέντρωση ιόντων υδρονίου.

pH = - log [H3O +]
Το ρΗ ενός διαλύματος ισούται με τον αρνητικό λογάριθμο της συγκέντρωσης ιόντων υδρονίου (Η3Ο +).

Παράδειγμα 1: Βρείτε το pH από [H3O +].

Σε δείγμα 1,0 L υδροχλωρικού οξέος 0,1 Μ (HCl) η συγκέντρωση ιόντων υδρονίου είναι 1 × 10^-1. Ποιο είναι το pH;

pH = - log [H3O +]
pH = - log (1 × 10)^-1 )
pH = - (- 1)
pH = 1

Παράδειγμα 2: Εύρεση [H3O +] από ρΗ

Εάν το pH του διαλύματος είναι 4.3. Ποια είναι η συγκέντρωση των ιόντων υδρονίου;

Το πρώτο βήμα είναι να τακτοποιώ ο εξίσωση:

[H3O +] = 10^−pH
[H3O +] = 10^−4.3 [H3O +] = 5,01 × 10^-5

Παράδειγμα 3: Τι γίνεται αν είναι βάση;

Χρησιμοποιήστε τη σταθερά ιόντων προϊόντων για νερό (Κ_β).
Kw = 1 × 10^-14 = [H3O +] × [OH]
[H3O +] = (1 × 10^-14 ) / [ΟΗ-]

Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος εάν [OH-] = 4,0 x 10^-11 Μ?

Βήμα 1
[H3O +] = (1 × 10^-14 ) / [ΟΗ-]
[H3O +] = (1 × 10^-14 ) / (4,0 x 10^-11 )
[H3O +] = 0,25 × 10^-3

Βήμα 2
pH = - log [H3O +]
pH = - log (0,25 × 10^-3 )
pH = - (- 3,60)
pH = 3,60

Αν και οι κανόνες για τον προσδιορισμό των σημαντικών αριθμών είναι αρκετά άκαμπτοι, οι υπολογισμοί για το pH είναι κάπως ειδικοί στο ότι μόνο οι αριθμοί στο δεξιά του δεκαδικού υπολογίζονται ως σύκα!

Η σταθερά διαχωρισμού οξέος είναι το τμήμα ενός οξέος στην ιονισμένη μορφή. Τα αδύναμα οξέα έχουν μικρό Κ_ένα τιμές επειδή η πλειονότητα του οξέος παραμένει αδιάσπαστη. Το ανθρακικό οξύ είναι ένα καλό παράδειγμα ενός αδύναμου οξέος. Η εξίσωση ισορροπίας είναι:

Η₂CO₃ (υδ) ↔ HCO₃ (υδ) ⁻ + Χ⁺ (υδ) Κ_ένα = 4,3 x 10^-7

Δεδομένου ότι το ανθρακικό οξύ είναι ένα διπροτικό οξύ, και μπορεί να δωρίσει ένα άλλο Η⁺, η δεύτερη εξίσωση διάστασης είναι:

HCO₃(υδ)⁻ ↔ CO₃²⁻(υδ) + Η⁺ (υδ) Κ_ένα = 4,8 x 10^-11

Τα ισχυρά οξέα έχουν μεγάλες σταθερές διαχωρισμού. αποσυντίθενται εντελώς στο νερό. Το νιτρικό οξύ είναι ένα καλό παράδειγμα ισχυρού οξέος. Η εξίσωση ισορροπίας για το νιτρικό οξύ είναι:

HNO₃ (aq) ↔ ΟΧΙ₂⁻ + Χ⁺ κ_ένα = 40

Το Κ_ένα Η τιμή του 40 είναι ουσιαστικά πιο σημαντική από εκείνη του ανθρακικού οξέος, η οποία ήταν 4,3 χ 10^-7.