Το νερό έχει πολλές χρήσιμες και ενδιαφέρουσες ιδιότητες, και μερικά από αυτά είναι εμφανή με μια ματιά. Είναι σαφές ότι ο κόσμος αποτελείται από πολύ νερό, αλλά σχεδόν κανένα νερό που βλέπετε ποτέ δεν είναι "απλώς" νερό. Κάποιο νερό, όπως το νερό της βρύσης, φαίνεται κρυστάλλινο και περιέχει μόνο μια μικρή ποσότητα εάν προσμείξεις, ενώ το μεγαλύτερο μέρος της λίμνης και του ωκεανού έχει διαλυμένη ή αιωρούμενη ορατή ύλη.
Μια άλλη ενδιαφέρουσα ιδιότητα του νερού είναι ότι όσον αφορά το pH, ένας όρος που είναι δημοφιλής στις διαφημίσεις σαμπουάν καθώς και στις δοκιμές χημείας, κάθεται ακριβώς στη μέση της κλίμακας: Δεν είναι ούτε ένα οξύ ούτε μια βάση και τέλεια ουδέτερος. Συνεχίστε να διαβάζετε για να ανακαλύψετε τι σημαίνει αυτό όσον αφορά τα μαθηματικά του τύπου pH και τους ορισμούς των οξέων και των βάσεων στη χημεία.
Τι είναι τα οξέα και οι βάσεις;
Ο όρος pH σχετίζεται με οξύτητα. Οξέα είναι ενώσεις ικανές να δωρίσουν ένα πρωτόνιο ή ιόν υδρογόνου (Η +), σε υδατικό διάλυμα, αφήνοντας πίσω ένα ανιόν (αρνητικά φορτισμένο ιόν) που ονομάζεται συζευγμένη βάση και παράγει ένα υδρόνιο (Η
3O +) ιόν στο νερό. Ισχυρά οξέα όπως το HCl δωρίζουν τα πρωτόνια τους ακόμη και όταν μια λύση είναι ήδη σχετικά υψηλή σε πρωτόνια. Τα αδύναμα οξέα δίνουν τα δικά τους σε διαλύματα που είναι πιο ουδέτερα από το ρΗ, με τιμή 7,0.Βάσεις είναι ενώσεις που μπορούν να δεχτούν πρωτόνια, ή ισοδύναμα σε υδατικά διαλύματα, δίνουν μια υδροξυλομάδα (–ΟΗ). Μια ισχυρή βάση όπως το NaOH μπορεί να το κάνει αυτό ακόμη και παρουσία υψηλής συγκέντρωσης ιόντων υδροξυλίου (ή χαμηλής συγκέντρωσης ιόντων Η +). Οι αδύναμες βάσεις, όπως τα ασθενή οξέα, τείνουν να μην ιοντίζονται έως ότου το pH είναι κοντά στο ουδέτερο.
Ποια είναι η σημασία του pH;
Ενώ το pH αναφέρεται σε ένα μέτρο οξύτητας (ή αλκαλικότητας, που ονομάζεται επίσης βασικότητα), στην πραγματικότητα υδρογόνο pouvoir, ή "ισχύς υδρογόνου" στα γαλλικά. Σε τομείς χημείας, το μικρό "p" είναι χειριστής που σημαίνει "πάρτε τον αρνητικό λογάριθμο".
Μαθηματικά, είναι μια κλίμακα που συμπιέζει το πολύ ευρύ φάσμα συγκεντρώσεων υδρονίου και υδροξειδίου που παρατηρείται στο νερό σε μια κλίμακα που κυμαίνεται από 0 έως 14 για πρακτικούς σκοπούς.
Ένα διάλυμα με ρΗ 1,0 είναι έντονα όξινο και έχει [H+] συγκέντρωση 10 φορές υψηλότερη από ένα διάλυμα με pH 2,0, 100 φορές υψηλότερο από ένα διάλυμα με pH 3,0 και 1.000 φορές υψηλότερο από ένα διάλυμα με pH 4,0. Αυτό οφείλεται στις ιδιότητες των λογαρίθμων, όπως θα δείτε σε δύο παραδείγματα.
Τι είναι η βασική εξίσωση pH;
Ο τύπος pH συνήθως λαμβάνει τη μορφή pH = –log [H+], όπου [H +] είναι η συγκέντρωση σε γραμμομόρια ανά λίτρο (mol / L, ή M). Υπάρχει ισοδύναμος τύπος για τη συγκέντρωση ιόντων υδροξειδίου:
pOH = - [ΟΗ–]
Παράδειγμα: Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος με [H+] από 2,8 × 10–3 Μ?
pH = –log [2,8 × 10–3] = 2.55
Είναι το ίδιο το νερό ένα οξύ ή μια βάση;
Το νερό έχει pH 7,0. για κάθε ιόν H + που «απελευθερώνεται», ένα OH– υπάρχει ιόν για να το εξισορροπήσει. Το νερό είναι έτσι αμφοτερικός, ή ικανό να ενεργεί τόσο ως οξύ όσο και ως βάση (ενώ δεν είναι ιδιαίτερα «καλό» σε κανένα από τα δύο).
ο αυτο ιονισμός νερού αντιπροσωπεύεται από την έκφραση Κβ= [Η3O +] [ΟΗ−] = 1.0 × 10−14, όπου Κβ είναι η σταθερά του νερού. Επειδή pKβ= –Log [Κβ] και Κβ είναι η σταθερά 1,0 × 10−14, pKβ = 14, το οποίο καθορίζει την παράξενα αριθμημένη κλίμακα pH.
Γενικότερα, Κβ αντιπροσωπεύεται από τη σταθερά διαχωρισμού για οξέα κένα, που ποικίλλει από είδος σε είδος.
Υπολογισμός pH: Αριθμομηχανή ή διαδικτυακό εργαλείο
Δεν χρειάζεται να κάνετε προβλήματα pH ή pKένα προβλήματα που αφορούν το νερό στο κεφάλι σας μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια συνάρτηση καταγραφής τυπικής αριθμομηχανής ή να επισκεφθείτε μια σελίδα όπως αυτή που επιτρέπει στους πόρους να εισαγάγετε διαφορετικές τιμές του pH για μια ποικιλία διαφορετικών οξέων σε διαφορετικές συγκεντρώσεις λύση.