ეჭვგარეშეა, გსმენიათ pH მასშტაბის შესახებ, რომელიც გამოიყენება იმის გასაზომად, თუ რამდენად მჟავეა ხსნარი (მაგალითად, ძმარი ან მათეთრებელი). თქვენ ალბათ თვლით, რომ მჟავები არის ტარტი (მაგალითად, ლიმონმჟავა მჟავე ტკბილეულის საერთო ინგრედიენტია) და ზოგჯერ საშიშიც (ხალხის უმეტესობა ისწავლეთ ასოციაცია ასოციაცია "მჟავა" და "პოტენციური კანის დაზიანება" ზრდასრულობამდე, თუნდაც მხოლოდ ჰოლივუდის ფილმებიდან ან მძიმე ამბებიდან მოხსენებები).
მაგრამ რა არის მჟავა, ქიმიურად რომ ვთქვათ? და არსებობს სხვადასხვა მჟავების ინდივიდუალური თვისებები, რომლებიც ხსნარის pH– ის განსაზღვრას ამარტივებს, რამდენადაც იცით ამ ხსნარში გახსნილი მჟავის მოლური კონცენტრაცია? ამ "ხელმოწერის" თვისებას ეწოდება მჟავას დისოციაციის მუდმივაკა ზოგჯერ არაფორმალურად დაწერილი როგორც ka, შეგიძლიათ გამოთვალოთ pH მათემატიკურად მარტივად.
მჟავები ხსნარში
მჟავა არის მოლეკულა, რომელსაც შეუძლია პროტონის (და იშვიათად, ერთზე მეტი პროტონის თანმიმდევრობით) გაცემა წყლის ხსნარში, ანუ წყალში გახსნისას, იონიზირდეს. ეს ნიშნავს, რომ პროტონი (H+) დარჩა "ათწილადი" წყლის მოლეკულებს შორის, სადაც იგი ხშირად წარმოდგენილია, როგორც ა
მაგალითი: ნახშირმჟავა (ჰ2კომპანია3) აჩუქებს პროტონს წყალხსნარში, რომ გახდეს H+ (ხშირად გამოხატულია როგორც H3ო+) და ბიკარბონატი (HCO)3−).
ძლიერი მჟავები, როგორიცაა მარილმჟავა (HCl) უფრო "მონდომებით" აჩუქებს პროტონს, ვიდრე ბევრად უფრო სუსტი მჟავები, რაც ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ პროტონების გადმოტვირთვა დაბალი pH- ის გარემოცვაში, მაგ., პროტონებით უკვე მდიდარი და, შესაბამისად, თვითონ არ არიან მეტი სუსტ მჟავებს მხოლოდ პროტონის გაცემის სურვილი აქვთ მხოლოდ მაშინ, როდესაც გარემოს pH მაღალია, ანუ პროტონის კონცენტრაცია შედარებით დაბალია.
რა არის pH მასშტაბი?
ზემოთ, თქვენ წაიკითხავთ, რომ დაბალი pH გულისხმობს გარემოს, სადაც უამრავი პროტონი გამოიყოფა მშობლის მჟავებისგან. როგორც ეს ხდება, pH მასშტაბი არის ლოგარითმული ან "ლოგის" მასშტაბი, რომელიც პრაქტიკული მიზნებისათვის 1-დან 14-მდეა, ყველაზე მეტად მჟავედან. PH განტოლებაა:
pH = -log_ {10} [H ^ {+}]
აქ, [H +] არის პროტონის მოლური კონცენტრაცია (ეს არის მოლების რაოდენობა, ან ცალკეული ატომები / მოლეკულები, თითო ლიტრ ხსნარში). პროტონის კონცენტრაციის ყოველი ათჯერ მომატება იწვევს pH- ს ქვემოთ ერთი მთელი ერთეულის მიერ და პირიქით.
მაგალითი: რა არის pH პროტონის 0,025 მ ხსნარის ხსნარი?
pH = −log10[0,025 მოლ / ლ] = 1,602
მჟავას იონიზაცია მუდმივი კა
თითოეულ მჟავას აქვს საკუთარი იონიზაციის მუდმივა, რომელსაც იძლევა:
K_ {a} = \ dfrac {[A ^ {-}] [H_ {3} O ^ {+}]} {[HA]}
აქ, [ა−], [ჰ3ო+] და [HA] წარმოადგენს იონიზირებული მჟავის, პროტონის და საკავშირო (ანუ "უცვლელი") მჟავის წონასწორობის კონცენტრაციას. კა ამრიგად, გთავაზობთ მჟავას "ენთუზიაზმის" ზომას პროტონის გადმოტვირთვისთვის და ეს არის ძალა; რაც უფრო მკაცრად გამოიყოფა მჟავა წონასწორობის დროს, მით უფრო მაღალია მრიცხველი ამ განტოლების მნიშვნელთან მიმართებაში და მით უფრო მაღალია Kა.
PKa– დან pH– ის გაანგარიშება: ჰენდერსონ – ჰასელბახის განტოლება
შეგიძლიათ გამოთვალოთ ხსნარის pH pH მჟავას pKa– ს და ზემოთ მოცემული კონცენტრაციების გამოკლებით, შემოწირული პროტონის გამოკლებით. გამოთვლა pKა კ-სგანა ნიშნავს იგივე ოპერაციის შესრულებას, რაც pH– ით: აიღეთ K– ის უარყოფითი ლოგარითმია, და არსებობს თქვენი პასუხი.
წარმოებული არის ჩართული, მაგრამ ჰენდერსონ-ჰასელბახის განტოლება ამ რაოდენობებს უკავშირდება შემდეგი წესით:
pH = pKa + log_ {10} \ dfrac {[A ^ {-}]} {[HA]}
მაგალითი: კა ძმარმჟავას, ძმრის ძირითადი კომპონენტია 1.77 × 10−5. რა არის pH ხსნარი, რომელშიც გამოიყოფა მჟავას 1/10?
გადასაჭრელად, პირველ რიგში განსაზღვრეთ pKa, რომელიც უბრალოდ −log10(1.77 × 10−5) = 4.75. შემდეგ გამოიყენეთ ის ფაქტი, რომ თანაფარდობა [A−] დან [HA} = 1/10 = 0,1
pH = 4,75 + ჟურნალი10 (0.1) = 4.75 + (−1) = 3.75
ეს ნიშნავს, რომ ძმარმჟავას pKa– ზე დაბალი pH– ით, ნახევარზე ნაკლები დაიშლება ან იონიზდება; უფრო მაღალი pH მნიშვნელობებით, ნახევარზე მეტი იონიზდება. მართლაც, თუ დააყენებთ [A -] = [HA], მიხვდებით, რომ მჟავას pKa არის უბრალოდ pH, სადაც მჟავის ნახევარი გამოიყოფა და ნახევარი "ხელუხლებელი".