수소 이온 농도는 주어진 용액이 얼마나 산성 또는 염기성인지 알려줍니다. 더 많은 수소 이온? 더 산성. 더 적은 수소 이온? 더 기본. 아주 간단 하죠? 수소 이온 농도를 정의하고 계산하는 방법을 살펴 보겠습니다. 먼저 물에서 수소 이온과 수산화 이온을 얻는 방법을 볼 수 있습니다.
물의자가 이온화
물은 약간 자체 이온화됩니다.
유리 수소 이온이 실제로 용액에 존재하지 않기 때문에 이것은 단순화입니다. 실제 모습은 다음과 같습니다.
수소 결합을 통해 수소 이온은 물 분자와 결합하여 H를 생성합니다.3영형+, 또는 하이드로 늄. 따라서 수소 이온 농도를 계산할 때 하이드로 늄 이온 농도도 계산하게됩니다.
물의 경우 물 이온 제품 또는 케이w H의 농도를 알려줍니다+ 또는 H3영형+ 그리고 OH의 농도- 또는 수산화 이온.
섭씨 25도에서 실험적으로 결정된 K 값W 1.0 x 10입니다.-14 미디엄2.
해리와 K에 대한 지식을 어떻게 사용할 수 있는지 살펴 보겠습니다.W 강산 또는 염기에 대한 수소 이온 농도를 계산합니다.
강산의 몰 농도에서 수소 이온 농도 계산
강산은 존재하는 수산화 이온보다 수소 이온 농도를 증가시킵니다.
예는 HCl입니다.
HCl은 강산이기 때문에 물에서 완전히 해리됩니다. 따라서 1.5M HCl 용액이 있다고 가정 해 보겠습니다. 수소 이온 농도는 얼마입니까?
글쎄, 이것은 매우 간단하고 수학도 필요하지 않습니다! 산이 완전히 해리되기 때문에 수소 이온 농도는 용액의 몰 농도와 동일합니다. 이 경우 수소 이온의 농도 또는 [H+], 1.5M입니다.
반면에 강한 염기는 수소 이온보다 수산화 이온이 더 많습니다. 0.1M NaOH 용액이 있다고 가정 해 보겠습니다. H의 농도는 얼마입니까+ 이 경우? 이제 K에 대한 지식을 사용해야합니다.W.
이 강한 염기는 완전히 해리되기 때문에 수산화물 또는 OH- 농도는 용액의 몰 농도와 같습니다. [OH-] = 0.1M.
그래서,
[H +]를 구하면 다음을 얻을 수 있습니다.
말이 되네요! 염기성 용액이기 때문에 수소 이온보다 수산화 이온이 훨씬 많습니다.
pH에서 수소 이온 농도 계산
이제 수소 이온 농도를 논의하기 위해 항상 과학적 표기법을 다루는 것은 약간 번거 롭습니다. 대신 과학자들은 pH 척도를 사용합니다.
pH의 정의는 다음과 같습니다.
pH는 수소 농도의 음의 로그입니다. 문자 p는 말 그대로 음의 로그를 의미합니다.
따라서 pH 값이 5.5이면 수소 이온 농도를 찾을 수 있습니다.
음수로 다이빙하고 역 로그를 취하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
해결하면 다음을 얻을 수 있습니다.
pH = 5.5 인 용액의 수소 이온 농도는 3.2 * 10입니다.-6미디엄. 이것이 바로 pH에 대해 말하는 것이 답을 얻기 위해 얻은 전체 긴 숫자보다 훨씬 쉬운 이유입니다! pH 5.5는 산도에 대해 알려주고 필요한 경우 몰 농도를 계산할 수 있습니다.
pKa 값은 무엇을 의미합니까?
강산의 수소 이온 농도를 계산하는 동안 해리되기 때문에 충분히 쉽습니다 완전히 용액에서 약산의 수소 이온 농도를 계산하는 것은 까다 롭습니다. 이 산은 물에서 완전히 이온화되지 않습니다. 각 산은 수용액에서 수소 이온을 잃는 경향이 있습니다. 강한 산은 약산보다 수소 이온을 잃을 가능성이 더 큽니다.
이온화 반응의 평형 상수는 산 해리 상수 (Kㅏ). 강한 산은 더 높은 Kㅏ 약산은 K가 낮습니다.ㅏ. 이제 H 대신 pH로 전환 한 수소 이온 농도와 마찬가지로 과학자들은 pK를 사용합니다.ㅏ 산이 얼마나 강하거나 약한 지 나타냅니다. 양성자를 잃는 경향이 높을수록 산이 더 강하므로 pKㅏ 더 작습니다.
팁
pKa 값이 높을수록 산이 약해집니다. pKa 값이 낮을수록 산이 강해집니다.