למים יש מאפיינים שימושיים ומעניינים רבים, וחלקם ניכרים במבט אחד. ברור שהעולם מורכב מהרבה מים, אך כמעט אף מים שאי פעם לא תראה הם "סתם" מים. חלק מהמים, כמו מי ברז, נראים צלולים ומכילים כמות קטנה בלבד אם יש זיהומים, בעוד שרוב מי הבריכה והאוקיאנוס מכילים חומר גלוי המומס או תלוי בהם.
מאפיין מעניין נוסף של מים הוא שמבחינת ה- pH, מונח פופולרי במודעות שמפו וגם במודעות בדיקות כימיה, זה יושב ממש באמצע הסקאלה: זה לא חומצה ולא בסיס ומושלם ניטראלי. המשך לקרוא כדי לגלות מה זה אומר מבחינת המתמטיקה של נוסחת ה- pH והגדרות החומצות והבסיסים בכימיה.
מהם חומצות ובסיסים?
המונח pH נקשר ל- חוּמצִיוּת. חומצות הם תרכובות המסוגלות לתרום פרוטון, או יון מימן (H +), בתמיסה מימית, ולהשאיר אחריו אניון (יון טעון שלילי) הנקרא בסיס מצומד ויוצר הידרוניום (H3O +) יון במים. חומצות חזקות כגון HCl תורמים את הפרוטונים שלהם גם כאשר פתרון כבר גבוה יחסית בפרוטונים. חומצות חלשות תורמות את שלהן בתמיסות קרובות יותר להיות ניטראליות pH, ערך של 7.0.
בסיסים הם תרכובות שיכולות לקבל פרוטונים, או באופן שווה בתמיסות מימיות, לתרום קבוצת הידרוקסיל (–OH).
בסיס חזק כגון NaOH יכול לעשות זאת גם בנוכחות ריכוז גבוה של יוני הידרוקסיל (או ריכוז נמוך של יוני H +). בסיסים חלשים, כמו חומצות חלשות, נוטים לא להתיינן עד שה- pH קרוב לניטראלי.מה המשמעות של pH?
בעוד ש- pH מתייחס למדד של חומציות (או בסיסיות, המכונה גם בסיסיות) הוא למעשה מייצג pouvoir hydrogenem, או "כוח מימן" בצרפתית. באזורים של כימיה, ה- "p" הקטן הוא אופרטור שמשמעותו "קח את הלוגריתם השלילי של".
למתמטיקה בצד, זהו סולם הדוחס את הטווח הרחב מאוד של ריכוזי הידרוניום והידרוקסיד הנראים במים לסולם העובר בין 0 ל -14 למטרות מעשיות.
תמיסה עם pH 1.0 היא חומצית מאוד ויש לה [H+] ריכוז גבוה פי 10 מתמיסה עם pH 2.0, פי 100 מתמיסה עם pH של 3.0 ו -1,000 פעמים גבוה יותר מתמיסה עם pH של 4.0. זה בגלל האיכויות של לוגריתמים, כפי שתראה בעוד כמה דוגמאות.
מהי משוואת ה- pH הבסיסית?
נוסחת ה- pH מניחה לרוב את הצורה pH = –log [H+], כאשר [H +] הוא הריכוז בשומות לליטר (mol / L, או M). נוסחה שווה ערך קיימת לריכוז יוני הידרוקסיד:
pOH = - [OH–]
דוגמא: מה ה- pH של תמיסה עם [H+] של 2.8 × 10–3 M?
pH = –לוג [2.8 × 10–3] = 2.55
האם מים עצמם הם חומצה או בסיס?
למים יש pH של 7.0; על כל יון H + ש"משתחרר ", OH אחד– יון קיים כדי לאזן אותו. מים הם כך אמפוטרי, או מסוגל לפעול גם כחומצה וגם כבסיס (בעוד שהוא לא "טוב" במיוחד בשניהם).
ה יינון עצמי של מים מיוצג על ידי הביטוי Kw= [ח3O +] [OH−] = 1.0 × 10−14, שם קw הוא קבוע המים. כי pKw= –לוג [Kw] וק 'w הוא קבוע 1.0 × 10−14, pKw = 14, הקובע את סולם ה- pH הממוספר באופן מוזר.
באופן כללי יותר, Kw מיוצג על ידי קבוע הדיסוציאציה לחומצות קא, המשתנה ממין למין.
חישוב pH: מחשבון או כלי מקוון
אתה לא צריך לעשות בעיות pH או pKא בעיות הכרוכות במים בראשך; אתה יכול להשתמש בפונקציית היומן של מחשבון רגיל, או לבקר בדף כמו זה שבמשאבים שמאפשר לך להזין ערכים שונים של pH עבור מגוון חומצות שונות בריכוזים שונים ב פִּתָרוֹן.