Kako izračunati pH jake kiseline

Ako želite postati uspješni u kemiji, morate razumjeti kiseline i baze. Trebali biste ne samo razumjeti što su ti spojevi i kako se ponašaju u otopini, već i biti sposobni za izvođenje jednostavni izračuni pH i shvatite zašto ponašanje jakih kiselina pojednostavljuje izračune koji uključuju ove tvari.

Za početak biste trebali znati da u kemiji, koncentracija često se izražava u molima po jedinici volumena, obično litrama (mol / L), a ne u jedinicama mase po litri. Broj grama u 1 molu tvari može se odrediti iz molarnih masa ili molekularnih težina sastavnih atoma, dostupnih na periodnom sustavu elemenata.

• Količina mol / L obično se zapisuje kao pojedinačni simbol M.

Kiselina je spoj koji donira proton u vodenoj otopini. Taj je proton ponekad predstavljen u jednadžbama kao samostalni proton (H⁺) ili kao hidronijev ion (proton plus voda: H₃O⁺). Druga komponenta otopljene kiseline naziva se konjugirana baza. Opća formula za disocijaciju kiseline je HA → H⁺ + A^–, gdje^– je konjugirana baza.

Baze, s druge strane, služe kao dodavači kiselina: Oni lako prihvaćaju protone, što je jednako doniranju hidroksidnih iona (OH^–) u vodenoj otopini. Ostatak disocirane baze naziva se konjugirana kiselina, a često je metalni kation kao što je Na⁺.

PH ili "snaga vodika" vrijednost je koja je općenito (ali ne matematički) ograničena na brojčani raspon od 0 do 14,0. Kisele otopine imaju nizak pH, neutralne otopine (kao što je čista voda) imaju pH 7, a osnovne otopine imaju viši pH vrijednosti.

Matematički, pH je samo negativ logaritma na bazu 10 koncentracije H⁺ (ili H₃O⁺) ioni: pH = –log₁₀[H +]. Sve dok imate kalkulator i oprezni ste s ovlastima od 10, ti su izračuni jednostavni.

Jaka kiselina je ona koja se lako odriče svojih protona, i to čak i kad je pH okoline nizak, što znači da već ima puno protona koji plutaju okolo. Slabe kiseline se ne odriču svojih protona tako lako, postaju disocirane u značajnoj mjeri samo kada je pH bliži neutralnom. Jake baze, slično tome, lako se odriču hidroksidnih iona čak i u otopinama s visokim pH.

Snazi kiseline i baza može se dodijeliti vrijednost: pK_a, ili konstanta disocijacije kiseline, pH vrijednost pri kojoj je polovica kiseline darovala svoje protone, dok druga polovica ostaje u konjugiranom stanju. (Baze imaju, pogađate, pK_b vrijednosti.) Jače kiseline tako imaju niži pK_a vrijednosti.

Klorovodična kiselina ili HCl dobro je poznata i česta jaka kiselina. Korištenje klorovodične kiseline uključuje čarobne fakultetske i srednjoškolske kemijske laboratorije širom svijeta, kao i mnoštvo industrijskih i proizvodnih aplikacija.

Primjer: Izračunajte pH 0,100 M otopine HCl.

Budući da je HCl jaka kiselina, ona u potpunosti ionizira, a pH HCl u otopini može se naći iz koncentracije (molarnosti) H + iona, po definiciji jednake 0,100 M. (Konjugirana baza kiseline, a to je kloridni ion Cl^–, također bi imao koncentraciju od 0.100 M.)

PH je dakle –log (0,100) = 1.000.

Jasno je da će veće vrijednosti molarnosti dati niže vrijednosti pH i obratno za HCl (ili bilo koju kiselinu).

Ako vam se ne da izvaditi kalkulator i želite saznati više o kemijskom ponašanju još nekoliko jakih kiselina, pogledajte stranicu u Resursima.