Kako izračunati pH vode pomoću pKa

Voda ima mnoga korisna i zanimljiva svojstva, a neka od njih su vidljiva na prvi pogled. Jasno je da se svijet sastoji od puno vode, ali gotovo nijedna voda koju ikada vidite nije "samo" voda. Neka voda, poput vode iz slavine, izgleda kristalno čisto i sadrži samo malu količinu nečistoća, dok je u većini ribnjaka i oceana u njoj otopljena ili suspendirana vidljiva tvar.

Još jedno zanimljivo svojstvo vode je to što je u smislu pH izraz popularan u oglasima sa šamponima, kao i na njima testovi kemije, nalazi se na sredini ljestvice: nije ni kiselina ni baza i savršeno neutralan. Nastavite čitati kako biste otkrili što ovo znači s obzirom na matematičku formulu pH i definicije kiselina i baza u kemiji.

Pojam pH povezan je s kiselost. Kiseline su spojevi sposobni donirati proton ili vodikov ion (H +) u vodenoj otopini, ostavljajući iza sebe anion (negativno nabijeni ion) koji se naziva konjugirana baza i generira hidronij (H₃O +) ion u vodi. Jake kiseline kao što je HCl doniraju svoje protone čak i kad je otopina već relativno visoka u protonima. Slabe kiseline doniraju svoje u otopinama bliže pH-neutralnoj vrijednosti 7,0.

Baze su spojevi koji mogu prihvatiti protone ili ekvivalentno u vodenim otopinama doniraju hidroksilnu skupinu (–OH). Jaka baza kao što je NaOH to može učiniti čak i u prisutnosti visoke koncentracije hidroksilnih iona (ili niske koncentracije H + iona). Slabe baze, poput slabih kiselina, imaju tendenciju da se ne ioniziraju dok pH ne bude blizu neutralnog.

Iako se pH odnosi na mjeru kiselosti (ili lužnatosti, koja se naziva i bazičnost), on zapravo predstavlja pouvoir hidrogenem, ili "snaga vodika" na francuskom. U područjima kemije, mali "p" je operator koji znači "uzmi negativni logaritam od."

S matematičke strane, to je skala koja komprimira vrlo širok raspon koncentracija hidronija i hidroksida koji se vide u vodi u ljestvicu koja u praktične svrhe kreće od 0 do 14.

Otopina s pH 1,0 je jako kisela i ima [H⁺] koncentracija 10 puta veća od otopine s pH od 2,0, 100 puta veća od otopine s pH od 3,0 i 1 000 puta veća od otopine s pH od 4,0. To je zbog kvaliteta logaritama, kao što ćete vidjeti za nekoliko primjeri.

PH formula najčešće poprima oblik pH = –log [H⁺], gdje je [H +] koncentracija u molima po litri (mol / L ili M). Postoji ekvivalentna formula za koncentraciju hidroksidnih iona:

pOH = - [OH^–]

Primjer: Koliki je pH otopine s [H⁺] od 2,8 × 10^–3 M?

pH = –log [2,8 × 10^–3] = 2.55

Voda ima pH 7,0; za svaki H + ion koji se "oslobodi" jedan OH^– ion postoji kako bi ga uravnotežio. Voda je tako amfoterni, ili sposoban djelovati i kao kiselina i kao baza (iako ni u jednom nije posebno "dobar").

The samoionizacija vode predstavljen je izrazom K_w= [H₃O +] [OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴, gdje je K_w je konstanta vode. Budući da je pK_w= –Dnevnik [K_w] i K_w je konstanta 1,0 × 10⁻¹⁴, pK_w = 14, što određuje neobično numeriranu pH ljestvicu.

Općenitije, K_w predstavlja konstanta disocijacije za kiseline K_a, koja se razlikuje od vrste do vrste.

Ne morate raditi probleme s pH ili pK_a problemi s vodom u glavi; možete koristiti standardnu ​​funkciju dnevnika kalkulatora ili posjetiti stranicu poput one u Resursima koja to omogućuje morate unijeti različite vrijednosti pH za razne kiseline u različitim koncentracijama u riješenje.