כיצד לחשב ריכוז יון מימן

ריכוז יונים מימן אומר לנו כמה חומצי או בסיסי כל פתרון נתון. עוד יוני מימן? חומצי יותר. פחות יוני מימן? בסיסי יותר. די פשוט, נכון? בואו נסתכל כיצד להגדיר ולחשב ריכוז יון מימן. ראשית, תראה כיצד אתה מקבל יוני מימן ויוני הידרוקסיד במים.

מים מייננים את עצמם במידה מועטה:

זהו פשט, מכיוון שיוני מימן חופשיים אינם קיימים בפיתרון. כך זה נראה בפועל:

באמצעות קשירת מימן, יון המימן מתקשר עם מולקולת מים ליצירת H₃או⁺, או הידרוניום. לכן כאשר אתה מחשב את ריכוז יון המימן, אתה מחשב גם את ריכוז יון ההידרוניום.

למים, מוצר יון מים אוֹ ק_w אומר לנו את הריכוז של H⁺ או H₃או⁺ ואת הריכוז של OH^- או יוני הידרוקסיד.

בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, הערך שנקבע בניסוי של K_W הוא 1.0 x 10^-14 M².

בואו נסתכל כיצד תוכלו להשתמש בידע שלכם על דיסוציאציה ו- K_W לחישוב ריכוז יון המימן עבור חומצות חזקות או בסיסים.

חומצה חזקה מגדילה את ריכוז יון המימן על פני יונים של הידרוקסיד.

דוגמה היא HCl:

מכיוון שה- HCl הוא חומצה חזקה, הוא מתנתק לחלוטין במים. אז בואו נגיד שיש לכם פתרון 1.5M HCl. מהו ריכוז יון המימן?

ובכן, זה די פשוט ואפילו לא דורש שום מתמטיקה! מכיוון שהחומצה מתנתקת לחלוטין ריכוז יון המימן זהה למולריות הפתרון. במקרה זה פירושו ריכוז יוני המימן, או [H⁺], הוא 1.5 מיליון.

לעומת זאת, בבסיס חזק יש יותר יוני הידרוקסיד מאשר יוני מימן. נניח שיש לך פתרון 0.1M של NaOH. מה הריכוז של H⁺ במקרה הזה? עכשיו תצטרך להשתמש בידע שלך לגבי K_W.

אתה יודע שמכיוון שהבסיס החזק הזה מתנתק לחלוטין, הריכוז ההידרוקסיד, או OH-, שווה למולריות של התמיסה. [OH-] = 0.1 מ '

כך,

פתרון עבור [H +] אתה מקבל:

זה הגיוני! מכיוון שמדובר בפתרון בסיסי יש הרבה יותר יוני הידרוקסיד מאשר ישנם יוני מימן.

עכשיו, ההתמודדות עם סימון מדעי כל הזמן לדון בריכוז יונים מימן היא מעט מסורבלת. במקום זאת, מדענים משתמשים בסולם ה- pH.

להלן ההגדרה של pH:

ה- pH הוא היומן השלילי של ריכוז המימן. פירוש האות p פשוטו כמשמעו יומן שלילי.

לכן, בהתחשב בערך pH של 5.5, תוכלו למצוא את ריכוז יון המימן:

צלילה על ידי אחד שלילי ולקחת את היומן ההפוך נותנת לך:

פתרון, אתה מקבל:

ריכוז יון המימן של תמיסה עם pH = 5.5 הוא 3.2 * 10^-6M. ראה, זו הסיבה שדיבור על pH קל בהרבה מכל המספר הארוך שקיבלת לתשובה! PH של 5.5 אומר לך על חומציות, ואתה יכול לחשב את הטוחנות אם אתה זקוק לה.

בעוד שחישוב ריכוז יוני המימן של חומצות חזקות הוא קל מספיק מכיוון שהם מתנתקים לגמרי בתמיסה, חישוב ריכוז יוני המימן בחומצות חלשות הוא רק מעט מסובך יותר. חומצות אלה אינן מייננות לחלוטין במים. לכל חומצה יש נטייה לאבד יון מימן בתמיסה מימית. סביר יותר כי חומצה חזקה יותר תאבד את יון המימן שלה מאשר חומצה חלשה.

קבועי שיווי משקל לתגובות יינון נקראים קבועי דיסוציאציה של חומצה (K_א). לחומצות חזקות יש K גבוה יותר_א ואילו לחומצות חלשות יש K נמוך יותר_א. עכשיו, בדיוק כמו בריכוז יונים מימן, שם עשיתם את ה- pH במקום ה- H בלבד, מדענים משתמשים ב- pK_א כדי לציין כמה חומצה חזקה או חלשה. עם נטייה גבוהה יותר לאבד פרוטון, החומצה חזקה יותר, וכך ה- pK_א זה קטן יותר.

• ככל שערך pKa גבוה יותר, כך החומצה חלשה יותר; ככל שערך ה- pKa נמוך יותר כך החומצה חזקה יותר.