A hidrogénion-koncentráció kiszámítása

A hidrogénion-koncentráció megmondja, hogy az adott oldat mennyire savas vagy lúgos. Több hidrogénion? Savasabb. Kevesebb hidrogénion? Alaposabb. Nagyon egyszerű, igaz? Vessünk egy pillantást a hidrogénion-koncentráció meghatározására és kiszámítására. Először meglátja, hogyan jut a hidrogénionokhoz és a hidroxidionokhoz a vízben.

A víz kis mértékben önionizálódik:

Ez egyszerűsítés, mivel a szabad hidrogénionok valójában nem léteznek oldatban. Ez valójában így néz ki:

A hidrogénkötés révén a hidrogénion egy vízmolekulával kapcsolódik H-hoz₃O⁺, vagy hidronium. Így amikor kiszámítja a hidrogénion-koncentrációt, akkor kiszámítja a hidroniumion-koncentrációt is.

A vízhez a víziontermék vagy K_w megmondja a H koncentrációját⁺ vagy H₃O⁺ és az OH koncentrációja^- vagy hidroxidionok.

25 Celsius fokon a K kísérletileg meghatározott értéke_W értéke 1,0 x 10^-14 M².

Vessünk egy pillantást arra, hogyan használhatod fel a disszociáció és a K tudását_W az erős savak vagy bázisok hidrogénion-koncentrációjának kiszámításához.

Egy erős sav növeli a hidrogénion koncentrációját a jelenlévő hidroxidionokhoz képest.

Ilyen például a HCl:

Mivel a HCl erős sav, teljesen disszociál a vízben. Tehát tegyük fel, hogy van 1,5 M HCl oldata. Mekkora a hidrogénion-koncentráció?

Nos, ez nagyon egyszerű, és még matematikát sem igényel! Mivel a sav teljesen disszociál, a hidrogénion koncentrációja megegyezik az oldat molaritásával. Ebben az esetben ez a hidrogénionok vagy [H⁺] 1,5 M.

Az erős bázison viszont több hidroxidion van, mint a hidrogénionnál. Tegyük fel, hogy van 0,1 M NaOH oldata. Mekkora a H koncentrációja⁺ ebben az esetben? Most fel kell használnia a K tudását_W.

Tudja, hogy mivel ez az erős bázis teljesen disszociál, a hidroxid vagy OH koncentrációja megegyezik az oldat molaritásával. [OH-] = 0,1 M.

Így,

Ha megoldja a [H +] -t, akkor kap:

Ennek van értelme! Mivel ez egy bázikus megoldás, sokkal több hidroxidion van, mint hidrogénion.

Most kicsit nehézkes a tudományos jelölésekkel foglalkozni a hidrogénion-koncentráció megvitatása céljából. Ehelyett a tudósok a pH-skálát használják.

Itt van a pH meghatározása:

A pH a hidrogénkoncentráció negatív log-je. A p betű szó szerint negatív logot jelent.

Tehát, ha a pH értéke 5,5, megtalálja a hidrogénion-koncentrációt:

Negatív merülés és inverz napló megadása:

Megoldás:

A pH = 5,5 oldat hidrogénion-koncentrációja 3,2 * 10^-6M. Nézze, ezért sokkal könnyebb a pH-ról beszélni, mint az a hosszú szám, amelyet a válaszra kapott! A pH 5,5 megmondja a savasságot, és szükség esetén kiszámíthatja a molaritást.

Bár az erős savak hidrogénion-koncentrációjának kiszámítása elég egyszerű, mivel disszociálnak teljesen oldatban, a hidrogénionok koncentrációjának kiszámítása a gyenge savakban csak kevés trükkösebb. Ezek a savak nem teljesen ionizálódnak a vízben. Minden sav hajlamos arra, hogy vizes oldatban hidrogéniont veszítsen. Egy erősebb sav nagyobb valószínűséggel veszíti el hidrogénionját, mint egy gyenge sav.

Az ionizációs reakciók egyensúlyi állandóit sav disszociációs állandónak nevezzük (K_a). Az erősebb savak magasabb K-értékkel rendelkeznek_a míg a gyengébb savak alacsonyabb K-t tartalmaznak_a. Most, ugyanúgy, mint a hidrogénion-koncentrációnál, ahol pH-ra váltottál csak H helyett, a tudósok pK-t is használnak_a annak jelzésére, hogy milyen erős vagy gyenge a sav. Nagyobb hajlam a proton elvesztésére, a sav erősebb, és így a pK_a kisebb.

• Minél magasabb a pKa érték, annál gyengébb a sav; minél alacsonyabb a pKa érték, annál erősebb a sav.