Kuinka laimennuksen pH-vaikutus lasketaan

Laimennus on yleinen laboratoriotekniikka, jota useimmat luonnontieteiden opiskelijat kohtaavat, kun he haluavat saavuttaa tietyn ratkaisupitoisuuden. Mutta se on myös se, mitä teet, kun lisäät vettä ruokaan ja juomiin kotona, jotta niistä tulee enemmän mieleisesi. Laimennus vaikuttaa liuoksen moniin ominaisuuksiin, mukaan lukien sen pH-arvo.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Laimennus tekee happamasta liuoksesta emäksisemmän ja emäksisen liuoksen happamammaksi. Laimennuksen pH-vaikutuksen selvittämiseksi määritetään vetyionien pitoisuus ja muunnetaan se pH: ksi yksinkertaisella kaavalla.

Vesiliuoksen laimentamiseksi lisäät siihen vain vettä. Tämä lisää liuottimen tai laimennettavan nestemäisen materiaalin osuutta verrattuna liuenneeseen aineeseen tai liuottimeen liuotettuun komponenttiin. Esimerkiksi, jos laimennat suolavettä, liuos sisältää saman määrän suolaa, mutta veden määrä kasvaa.

PH-asteikko mittaa kuinka happama tai emäksinen aine on. Se on välillä 0 - 14, pH: n ollessa 7 neutraali, pH: n ollessa alle 7 happaman ja pH: n yli 7 emäksisen. Asteikko on logaritminen, mikä tarkoittaa, että jokainen pH-arvo alle 7 on kymmenen kertaa happamampi kuin seuraava korkeampi arvo. Esimerkiksi pH 3 on kymmenen kertaa happamampi kuin pH 4 ja 100 kertaa happamampi kuin pH 5.

Sama pätee pH-arvoihin yli 7. Jokainen arvo on kymmenen kertaa emäksisempi kuin seuraava alempi kokonaisarvo. Esimerkiksi pH 9 on kymmenen kertaa emäksisempi kuin pH 8 ja 100 kertaa alkalisempi kuin pH 7. Puhtaan tai tislatun veden pH on 7, mutta kun lisäät kemikaaleja veteen, liuos voi muuttua joko happamaksi tai emäksiseksi. Liuoksen pH-arvo mittaa sen vetyionipitoisuutta. Liuoksilla, joilla on suuri vetyionien pitoisuus, on matala pH ja liuoksilla, joilla on alhainen H + -ionipitoisuus.

Happamia aineita ovat musta kahvi, akkuhappo ja sitruunamehu. Hapon laimentaminen vähentää H + (aq) -ionien pitoisuutta, mikä nostaa liuoksen pH-tasoa kohti 7, mikä tekee siitä vähemmän hapan. Hapan liuoksen pH-arvo ei kuitenkaan voi olla suurempi kuin 7, koska laimennukseen lisäämäsi vesi ei ole emäksistä.

Emäksisiä aineita ovat ammoniakki, leivinjauhe ja valkaisuainetta. Emäksen laimentaminen vähentää OH- (aq) -ionien pitoisuutta, mikä vähentää liuoksen pH-tasoa kohti 7, jolloin se on vähemmän emäksinen. Emäksisen liuoksen pH-arvo ei kuitenkaan voi olla alle 7, koska laimennukseen lisäämäsi vesi ei ole hapan.

Liuoksen pH-arvo mittaa sen vetyionipitoisuutta. Liuoksilla, joilla on suuri vetyionien pitoisuus, on matala pH ja liuoksilla, joilla on alhainen H + -ionipitoisuus. Yksinkertainen pH: n määritelmä on pH = - log [H +], jossa [H +] on vetyionien molaarisuus. Luvun logaritmi on yksinkertaisesti eksponentti, kun kirjoitat luvun kymmenen asteen. Vetyionien molaarisuudelle ratkaistun pH: n määritelmä on sitten [H +] = 10-pH. Esimerkiksi vetyionien molaarisuus pH-arvossa 6 on 10^-6 M. Käytä tätä laskutoimitusta arvioidaksesi vetyionipitoisuuden ennen laimennusta.

Laimennuksen jälkeen mitataan liuoksen uusi tilavuus. Esimerkiksi, jos laimennat liuoksen neljä kertaa sen alkuperäisen tilavuuden, pitoisuus pienenee neljännekseen. Jos alkuperäinen tilavuus on V1 ja laimennuksen jälkeinen kokonaistilavuus on V4, lopullinen pitoisuus on V1 / V4 kertaa alkuperäinen pitoisuus. Tämän jälkeen voit muuntaa vetyionipitoisuuden takaisin pH: ksi käyttämällä pH = - log [H +].