Kui soovite keemias edukaks saada, peate mõistma happeid ja aluseid. Te ei peaks mitte ainult aru saama, mis need ühendid on ja kuidas nad lahuses käituvad, vaid ka suutma toimida lihtsad pH arvutused ja mõista, miks tugevate hapete käitumine lihtsustab nendega seotud arvutusi aineid.
Alustuseks peaksite teadma, et keemias, kontsentratsioon väljendatakse sageli moolides mahuühiku kohta, tavaliselt liitrites (mol / l), mitte massiühikutes liitri kohta. Grammide arvu 1 mol aine kohta saab määrata selle koostisosade aatomite molaarmasside või molekulmasside põhjal, mis on saadaval elementide perioodilisustabelis.
- Kogus mol / L kirjutatakse tavaliselt üksiksümbolina M.
Mis on happed ja alused?
Hape on ühend, mis annetab prootoni vesilahuses. Seda prootonit esitatakse võrrandites mõnikord iseseisva prootonina (H+) või hüdrooniumioonina (prooton pluss vesi: H3O+). Lahustunud happe teist komponenti nimetatakse konjugaataluseks. Happe dissotsiatsiooni üldvalem on HA → H+ + A–, kus A– on konjugaatalus.
Alused seevastu toimivad hapete doppelgangeritena: nad aktsepteerivad hõlpsasti prootoneid, mis on samaväärsed hüdroksiidioonide (OH–) vesilahuses. Dissotsieerunud baasi jäänust nimetatakse konjugaathapeja on sageli metallkatioon nagu Na+.
Mis on pH keemias?
PH ehk "vesiniku võimsus" on väärtus, mis on üldiselt (kuid mitte matemaatiliselt) piiratud arvuliste vahemikega 0 kuni 14,0. Happeliste lahuste pH on madal, neutraalsete lahuste (näiteks puhta vee) pH 7 ja aluseliste lahuste pH väärtused.
Matemaatiliselt on pH logaritmi negatiivne väärtus H kontsentratsiooni aluse 10 suhtes+ (või H3O+) ioonid: pH = –log10[H +]. Niikaua kui teil on kalkulaator ja olete oma kümnendarvuga ettevaatlik, on need arvutused lihtsad.
Hapete ja aluste tugevus
Tugev hape on see, mis loobub hõlpsasti oma prootonitest ja teeb seda isegi siis, kui ümbritseva keskkonna pH on madal, mis tähendab, et juba hõljub palju prootoneid. Nõrgad happed ei loobu oma prootonitest nii lihtsalt, dissotsieeruvad olulisel määral alles siis, kui pH on neutraalsele lähemal. Tugevad alused loobuvad hüdroksiidioonidest kergesti ka kõrge pH-ga lahustes.
Happe ja aluste tugevustele saab määrata väärtuse: pKavõi happe dissotsiatsioonikonstant, pH väärtus, mille juures pool happest on andnud oma prootonid, teine pool jääb konjugeeritud olekusse. (Baasid on, arvasite ära, pKb väärtused.) Tugevamatel hapetel on seega madalam pKa väärtused.
Soolhappe pH arvutamine
Vesinikkloriidhape ehk HCl on tuntud ja levinud tugev hape. Vesinikkloriidhappe kasutusalad hõlmavad ülikoolide ja keskkoolide keemialaboreid kogu maailmas ning paljusid tööstus- ja tootmisrakendusi.
Näide: arvutage 0,100 M HCl lahuse pH.
Kuna HCl on tugev hape, ioniseerub see täielikult ja HCl pH lahuses võib leida H + ioonide kontsentratsioonist (molaarsusest), määratluselt võrdne 0,100 M. (Happe konjugaatalus, milleks on kloriidioon Cl–, oleks ka kontsentratsioon 0,100 M.)
PH on seega –log (0,100) = 1.000.
On selge, et suurem molaarsuse väärtus annab madalamad pH väärtused ja vastupidi HCl (või mis tahes happe) korral.
Tugevate hapete veebipõhine pH-kalkulaator
Kui te ei soovi kalkulaatorit välja vedada ja soovite teada saada veel mõne tugeva happe keemilist käitumist, vaadake lehte ressurssidest.