Atšķaidīšana ir izplatīta laboratorijas tehnika, ar kuru lielākā daļa dabaszinātņu studentu sastopas, kad vēlas sasniegt noteiktu šķīduma koncentrāciju. Bet tas ir arī tas, ko jūs darāt, pievienojot ūdeni ēdienam un dzērienam mājās, lai padarītu tos vairāk pēc jūsu gaumes. Atšķaidīšana ietekmē daudzas šķīduma īpašības, ieskaitot tā pH līmeni.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Atšķaidīšana padara skābu šķīdumu sārmaināku un sārmainā šķīdumu skābāku. Lai noteiktu atšķaidīšanas pH efektu, jums jānosaka ūdeņraža jonu koncentrācija un jāpārvērš to pH, izmantojot vienkāršu darba formulu.
Atšķaidīšanas nozīme
Lai atšķaidītu ūdens šķīdumu, jums tam vienkārši jāpievieno ūdens. Tas palielina šķīdinātāja vai šķidrā materiāla proporciju atšķaidīšanai salīdzinājumā ar izšķīdušās vielas vai šķīdinātājā izšķīdinātā komponenta proporciju. Piemēram, ja atšķaidīsit sālsūdeni, šķīdumā būs tāds pats sāls daudzums, bet ūdens daudzums palielināsies.
PH nozīme
PH skala nosaka, cik skāba vai sārmaina ir viela. Tas darbojas no 0 līdz 14, pH 7 ir neitrāls, pH zemāks par 7 ir skābs un pH virs 7 ir sārmains. Skala ir logaritmiska, tas nozīmē, ka katra visa pH vērtība zem 7 ir desmit reizes skābāka nekā nākamā augstākā vērtība. Piemēram, pH 3 ir desmit reizes skābāks nekā pH 4 un 100 reizes skābāks par pH 5.
Tas pats attiecas uz pH vērtībām virs 7. Katra vērtība ir desmit reizes sārmainā nekā nākamā zemākā veselā vērtība. Piemēram, pH 9 ir desmit reizes sārmaināks nekā pH 8 un 100 reizes sārmaināks nekā pH 7. Tīrā vai destilētā ūdens pH ir 7, bet, pievienojot ūdenim ķīmiskas vielas, šķīdums var kļūt skābs vai sārmains. Šķīduma pH līmenis ir tā ūdeņraža jonu koncentrācijas mērītājs. Šķīdumiem ar augstu ūdeņraža jonu koncentrāciju ir zems pH līmenis, un šķīdumiem ar zemu H + jonu koncentrāciju ir augsts pH.
Skābes atšķaidīšana
Skābās vielas ir melnā kafija, akumulatoru skābe un citronu sula. Skābes atšķaidīšana samazina H + (aq) jonu koncentrāciju, kas palielina šķīduma pH līmeni līdz 7, padarot to mazāk skābu. Skābā šķīduma pH līmenis nevar būt lielāks par 7, jo ūdens, ko pievienojat tā atšķaidīšanai, nav sārmains.
Sārma atšķaidīšana
Pie sārmainām vielām pieder amonjaks, cepamais pulveris un balinātājs. Sārma atšķaidīšana samazina OH- (aq) jonu koncentrāciju, kas samazina šķīduma pH līmeni uz 7, padarot to mazāk sārmainu. Tomēr sārmainā šķīduma pH līmenis nevar būt zemāks par 7, jo ūdens, ko pievienojat tā atšķaidīšanai, nav skābs.
PH atšķaidīšanas efekta aprēķināšana
Šķīduma pH līmenis ir tā ūdeņraža jonu koncentrācijas mērītājs. Šķīdumiem ar augstu ūdeņraža jonu koncentrāciju ir zems pH līmenis, un šķīdumiem ar zemu H + jonu koncentrāciju ir augsts pH. Vienkārša pH definīcija ir pH = - log [H +], kur [H +] ir ūdeņraža jonu molaritāte. Skaitļa logaritms ir vienkārši eksponents, kad rakstāt šo skaitli kā desmit skaitli. PH definīcija ūdeņraža jonu molaritātei ir [H +] = 10-pH. Piemēram, ūdeņraža jonu molaritāte pH 6 šķīdumā ir 10-6 M. Izmantojiet šo aprēķinu, lai aprēķinātu ūdeņraža jonu koncentrāciju pirms atšķaidīšanas.
Pēc atšķaidīšanas izmēra šķīduma jauno tilpumu. Piemēram, ja šķīdumu atšķaida četrreiz vairāk par sākotnējo tilpumu, koncentrācija tiks samazināta līdz vienai ceturtdaļai. Ja sākotnējais tilpums ir V1 un kopējais tilpums pēc atšķaidīšanas ir V4, galīgā koncentrācija būs V1 / V4 reizes lielāka par sākotnējo. Pēc tam ūdeņraža jonu koncentrāciju var pārveidot atpakaļ uz pH, izmantojot pH = - log [H +].