Hvis du vil lykkes i kjemi, må du forstå syrer og baser. Du bør ikke bare forstå hva disse forbindelsene er og hvordan de oppfører seg i løsning, men også være i stand til å utføre enkle beregninger av pH og forstå hvorfor oppførselen til sterke syrer forenkler beregninger som involverer disse stoffer.
Til å begynne med bør du vite at i kjemi, konsentrasjon uttrykkes ofte i mol per volumsenhet, vanligvis liter (mol / l) i stedet for i masseenheter per liter. Antall gram i 1 mol av et stoff kan bestemmes ut fra molmassene eller molekylvekten til dets bestanddeler, tilgjengelig på det periodiske elementet.
- Mengden mol / L skrives vanligvis som singelsymbolet M.
Hva er syrer og baser?
En syre er en forbindelse som donerer en proton i vandig løsning. Denne protonen blir noen ganger representert i ligninger som et frittstående proton (H+) eller som et hydroniumion (et proton pluss vann: H3O+). Den andre komponenten i den oppløste syren kalles konjugatbasen. Den generelle formelen for dissosiasjon av en syre er HA → H+ + A–, hvor en– er den konjugerte basen.
Baser tjener derimot som doppelgangere for syrer: De aksepterer lett protoner, som tilsvarer donasjon av hydroksidioner (OH)–) i vandig løsning. Resten av en dissosiert base kalles konjugat syre, og er ofte et metallkation som Na+.
Hva er pH i kjemi?
PH, eller "hydrogenens kraft", er en verdi som generelt (men ikke matematisk) er begrenset til det numeriske området fra 0 til 14,0. Løsninger som er sure har lav pH, nøytrale løsninger (for eksempel rent vann) har en pH på 7, og basiske løsninger har høyere pH verdier.
Matematisk er pH bare det negative fra logaritmen til basen 10 av konsentrasjonen av H+ (eller H3O+) ioner: pH = –log10[H +]. Så lenge du har en kalkulator og er forsiktig med kreftene dine på 10, er disse beregningene greie.
Styrken av syrer og baser
En sterk syre er en som lett gir opp protonene sine, og gjør det selv når pH-verdien i omgivelsene er lav, noe som betyr at det allerede er mange protoner som flyter rundt. Svake syrer gir ikke opp protonene sine så lett, og blir bare dissosiert i meningsfull grad når pH er nærmere nøytral. Sterke baser gir på samme måte lett hydroksidioner selv i høy-pH-løsninger.
Styrken til syre og baser kan tildeles en verdi: pKen, eller syredissosiasjonskonstant, pH-verdien hvor halvparten av en syre har donert protonene mens den andre halvparten forblir i konjugert tilstand. (Basene har, gjettet du det, pKb verdier.) Sterkere syrer har dermed lavere pKen verdier.
Beregning av pH i saltsyre
Saltsyre, eller HCl, er en kjent og vanlig sterk syre. Bruk av saltsyre inkluderer strømpehøgskole og videregående kjemilaboratorier over hele verden, samt en rekke industrielle og produksjonsmessige applikasjoner.
Eksempel: Beregn pH på en 0,100 M løsning av HC1.
Siden HCI er en sterk syre, ioniserer den fullstendig, og pH i HCI i oppløsning kan bli funnet fra konsentrasjonen (molariteten) av H + -ionene, per definisjon lik 0,100 M. (Den konjugerte basen av syren, som er kloridionet Cl–, vil også ha en konsentrasjon på 0,100 M.)
PH er altså –log (0.100) = 1.000.
Det er klart at høyere molaritetsverdier vil gi lavere pH-verdier og omvendt for HC1 (eller en hvilken som helst syre).
Online pH-kalkulator for sterke syrer
Hvis du ikke har lyst til å hente ut en kalkulator og vil lære om den kjemiske oppførselen til noen få sterke syrer, se siden i Ressursene.