წყალბადის იონის კონცენტრაცია გვეუბნება რამდენად მჟავე ან ფუძეა მოცემული ხსნარი. მეტი წყალბადის იონები? უფრო მჟავე. ნაკლებია წყალბადის იონები? უფრო ძირითადი. საკმაოდ მარტივია, არა? მოდით შევხედოთ როგორ განვსაზღვროთ და გამოვთვალოთ წყალბადის იონის კონცენტრაცია. პირველი, ნახავთ, თუ როგორ მიიღებთ წყალბადის იონებს და ჰიდროქსიდის იონებს წყალში.
წყლის თვითიონიზაცია
წყალი მცირე რაოდენობით იონიზირდება:
ეს არის გამარტივება, რადგან თავისუფალი წყალბადის იონები რეალურად არ არსებობს ხსნარში. ასე გამოიყურება სინამდვილეში:
წყალბადის შეერთების გზით, წყალბადის იონი ასოცირდება წყლის მოლეკულასთან და ქმნის H- ს3ო+ან ჰიდრონიუმი. ამრიგად, როდესაც გამოთვლით წყალბადის იონის კონცენტრაციას, თქვენ ასევე გამოთვლით ჰიდრონიუმის იონის კონცენტრაციას.
წყლისთვის წყლის იონის პროდუქტი ან კვ გვეუბნება H კონცენტრაცია+ ან ჰ3ო+ და OH კონცენტრაცია- ან ჰიდროქსიდის იონები.
25 გრადუს ცელსიუსზე, ექსპერიმენტულად განსაზღვრული მნიშვნელობა Kვ არის 1.0 x 10-14 მ2.
მოდით შევხედოთ თუ როგორ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ცოდნა დისოციაციის შესახებ და Kვ წყალბადის იონის კონცენტრაციის გამოსათვლელად ან ძლიერი მჟავებისთვის ან ბაზებისთვის.
წყალბადის იონის კონცენტრაციის გაანგარიშება ძლიერი მჟავის მოლარიდან
ძლიერი მჟავა ზრდის წყალბადის იონის კონცენტრაციას არსებულ ჰიდროქსიდის იონებზე.
მაგალითად HCl:
მას შემდეგ, რაც HCl არის ძლიერი მჟავა, იგი მთლიანად იშლება წყალში. მოდით ვთქვათ, რომ თქვენ გაქვთ 1.5 მლ HCl ხსნარი. რა არის წყალბადის იონის კონცენტრაცია?
ეს საკმაოდ მარტივია და მათემატიკას არც კი საჭიროებს! მას შემდეგ, რაც მჟავა დისოცირდება მთლიანად, წყალბადის იონის კონცენტრაცია იგივეა, რაც ხსნარის მოლარულობა. ამ შემთხვევაში ეს ნიშნავს წყალბადის იონების კონცენტრაციას, ან [H+], არის 1.5 მ.
ძლიერი ბაზა, უფრო მეტია, ვიდრე ჰიდროქსიდის იონები, ვიდრე წყალბადის იონები. ვთქვათ, რომ თქვენ გაქვთ NaOH 0,1 მლნ ხსნარი. რა არის H კონცენტრაცია+ ამ შემთხვევაში? ახლა თქვენ დაგჭირდებათ ცოდნის გამოყენება K- ის შესახებვ.
თქვენ იცით, რომ ვინაიდან ეს ძლიერი ფენა მთლიანად დისოცირდება, ჰიდროქსიდი ან OH- კონცენტრაცია ტოლია ხსნარის მოლარულობისა. [OH-] = 0,1 მ
Ისე,
[H +] - ს გადაჭრა მიიღებთ:
ამას აზრი აქვს! ვინაიდან ეს არის ძირითადი გამოსავალი, ჰიდროქსიდის იონები უფრო მეტია, ვიდრე წყალბადის იონები.
წყალბადის იონის კონცენტრაციის გაანგარიშება pH– დან
ახლა, წყალბადის იონების კონცენტრაციის განხილვაზე მეცნიერულ აღნიშვნასთან გამკლავება სულ ცოტა რთულია. ამის ნაცვლად, მეცნიერები იყენებენ pH მასშტაბს.
აქ მოცემულია pH განმარტება:
pH არის წყალბადის კონცენტრაციის უარყოფითი ჟურნალი. ასო p სიტყვასიტყვით ნიშნავს უარყოფით ჟურნალს.
ასე რომ, 5,5 pH მნიშვნელობის გათვალისწინებით ნახავთ წყალბადის იონის კონცენტრაციას:
ნეგატიურით მყვინთავება და შებრუნებული ჟურნალის აღება საშუალებას გაძლევთ:
გადაჭრის, თქვენ მიიღებთ:
ხსნარის წყალბადის იონის კონცენტრაცია pH = 5,5-ით არის 3,2 * 10-6მ. იხილეთ, ამიტომ pH- ზე საუბარი გაცილებით მარტივია, ვიდრე პასუხის მისაღებად მიღებული მთელი გრძელი რიცხვი! PH 5,5 გიჩვენებთ მჟავიანობის შესახებ და მოლარულობის გამოთვლა შეგიძლიათ, თუ ეს დაგჭირდებათ.
რას ნიშნავს pKa მნიშვნელობები?
ძლიერი მჟავების წყალბადის იონების კონცენტრაციის გაანგარიშება საკმაოდ მარტივია, რადგან ისინი დისოცირდებიან მთლიანად ხსნარში, წყალბადის იონების კონცენტრაციის გაანგარიშება სუსტ მჟავებში სულ მცირეა რთული ეს მჟავები წყალში მთლიანად არ იონიზირდება. თითოეულ მჟავას აქვს წყალბადის იონის დაკარგვის ტენდენცია წყალხსნარში. უფრო ძლიერი მჟავა უფრო კარგავს წყალბადის იონს, ვიდრე სუსტი მჟავა.
იონიზაციის რეაქციების წონასწორობის მუდმივები არის მჟავას დისოციაციის მუდმივები (Kა). უფრო ძლიერ მჟავებს აქვთ უფრო მაღალი Kა ხოლო სუსტ მჟავებს აქვთ ქვედა Kა. ახლა, ისევე როგორც წყალბადის იონის კონცენტრაციით, სადაც თქვენ შეცვალეთ pH– ზე H– ს ნაცვლად, მეცნიერები იყენებენ pK– სა მიუთითოს რამდენად ძლიერი ან სუსტია მჟავა. პროტონის დაკარგვის უფრო მაღალი ტენდენციით, მჟავა უფრო ძლიერია და ა.შ. pKა უფრო პატარაა.
Რჩევები
რაც უფრო მაღალია pKa მნიშვნელობა, მით უფრო სუსტია მჟავა; რაც უფრო დაბალია pKa მნიშვნელობა, მით უფრო ძლიერია მჟავა.