Det er vanskelig å leve i den moderne verden uten å høre referanser til syrer, som ofte blir portrettert i farmasøytiske og andre annonser som flytende aggressorer som er bøyd på å slette og skade alle slags ting, fra hud til klær til møbler. Du har uten tvil sett annonser for produkter som kalles syrenøytraliserende midler, som er designet for å håndtere effekten av syre som produseres i magen.
Syrer har varierende styrke eller surhet. Den sære, men grunnleggende enkle skalaen, kjent som pH-skala er et mål på hvor sur en vandig løsning er, eller, i en annen innramming av det samme kjemiske scenariet, hvor basisk eller alkalisk den er.
For å bestemme pH i en vandig løsning (det vil si et stoff oppløst i vann), trenger du bare å vite konsentrasjonen av hydrogenioner (H+) i den løsningen, eller dens molaritet. Men bortsett fra pH, hva handler mol, molaritet og syrer, uansett?
Fakta om syrer og baser
Syrer er molekyler som kan donere protoner. Et enkelt eksempel er saltsyre, HCl. Dette molekylet gir lett opp H + -komponenten i vandig løsning og er en
sterk syre. Andre syrer, slik som karbonsyre (H2CO3), gi opp protonene motvilligere og blir kalt svake syrer. Når en syre (HA) donerer en proton (H +), sies det at den er ionisert, med produktene som H + og hva som helst som er igjen (generelt A−; når det gjelder karbonsyre, HCO3−).Sterke syrer har lave pH-verdier. Vann er nøytralt, med en pH på 7; sterk baser, eller protonakseptorer (slik som natriumhydroksid, NaOH) har høye pH-verdier, noen nær 14,0.
Moles og molaritet
For syre-base kjemiske formål er det mer hensiktsmessig å måle konsentrasjonen av løsemiddel i føflekker, eller individuelle partikler (f.eks. atomer, molekyler), per volumsenhet i stedet for masse per volumsenhet. Dette er fordi atomer reagerer med hverandre i kjente proporsjoner på en måte som ikke er relatert til atommasse.
En mol (1 mol) av noe er 6,02 × 1023 partikler; 1 mol i et volum på 1 L har en molaritet på 1,0. Således har 6 mol NaCl i 8 L vandig oppløsning en molaritet på 6 mol / 8 L = 0,75; 6 mol av det mye mer massive molekylet adenosintrifosfat oppløst i 8 L har mer masse, men har samme molaritet, 0,75 M.
Hva er pH-formelen?
PH-ligningen er oftest skrevet i form
pH = -log_ {10} [H ^ {+}]
Her er mengden i parentes molariteten til H + -ioner i løsningen. Dermed, hvis du vet molariteten, kan du få pH-verdien og omvendt.
Eksempler på pH-beregninger
For å gå fra molaritet til pH, bruk kalkulatoren eller et lignende verktøy for å ta logaritmen til base 10 (standardbasen) av molariteten, snu tegnet for å få en positiv verdi, og du er ferdig!
Eksempel: Hvis molariteten til en vandig løsning er 6,3 × 10-5 M, hva er pH?
pH = −log [6,3 × 10-5] = 4.2.
Du kan også beregne konsentrasjon fra pH og pKen, sistnevnte er avledet fra syredissosiasjonskonstantKen. Jo høyere Ken for en bestemt syre, jo sterkere syre den er. PKen for hvilken som helst syre er pH hvor halvparten av syren er ionisert (det vil si når halvparten av de "sure" protonene har blitt tømt til løsningen).
Ligningen av interesse er kjent som Henderson-Hasselbach-ligning og er skrevet:
pH = pKa + log_ {10} \ dfrac {[A ^ {-}]} {[HA]}
Dette betyr at gitt en syres pKen og den relative konsentrasjonen av anion og "intakt" syre, kan du bestemme pH. Ken verdier kan enkelt slås opp på nettet, og du kan finne pKa ved å bruke samme operasjon som for pH hvis den ikke er oppført i tillegg.
Online kalkulator for pH og pOH
Se ressursene for et nettverktøy som lar deg bestemme pH-verdien til forskjellige sure og basiske løsninger. Du kan bruke dette til å få en følelse av forholdet mellom forskjellige individuelle syrestyrker, konsentrasjon og pH.