Fortynning er en vanlig laboratorieteknikk som de fleste realfagsstudenter møter når de ønsker å oppnå en spesifikk konsentrasjon av en løsning. Men det er også hva du gjør når du tilfører vann til maten og drikke hjemme for å gjøre dem mer til din smak. Fortynning påvirker mange egenskaper til en løsning, inkludert pH-nivået.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Fortynning gjør en sur løsning mer alkalisk og en alkalisk løsning surere. For å finne ut pH-effekten av fortynning, bestemmer du konsentrasjonen av hydrogenioner og konverterer den til pH ved hjelp av en enkel arbeidsformel.
Betydningen av fortynning
For å fortynne en vandig løsning, tilsett du bare vann til den. Dette øker andelen av løsningsmidlet eller det flytende materialet for fortynning sammenlignet med det av løsemidlet eller komponenten oppløst i løsningsmidlet. Hvis du for eksempel fortynner saltvann, vil løsningen inneholde samme mengde salt, men vannmengden vil øke.
Betydningen av pH
PH-skalaen måler hvor surt eller alkalisk et stoff er. Den går fra 0 til 14, med en pH på 7 som er nøytral, en pH lavere enn 7 er sur og en pH høyere enn 7 er alkalisk. Skalaen er logaritmisk, noe som betyr at hver hele pH-verdi under 7 er ti ganger surere enn den neste høyere verdien. For eksempel er pH 3 ti ganger surere enn pH 4 og 100 ganger surere enn pH 5.
Det samme gjelder pH-verdier over 7. Hver verdi er ti ganger mer alkalisk enn den neste lavere helverdien. For eksempel er pH 9 ti ganger mer alkalisk enn pH 8 og 100 ganger mer alkalisk enn pH 7. Rent eller destillert vann har en pH på 7, men når du tilfører kjemikalier i vann, kan løsningen bli enten sur eller alkalisk. PH-nivået til en løsning er et mål på hydrogenionkonsentrasjonen. Løsninger med høy konsentrasjon av hydrogenioner har lav pH, og løsninger med lave konsentrasjoner av H + -ioner har høy pH.
Fortynning av en syre
Sure stoffer inkluderer svart kaffe, batterisyre og sitronsaft. Å fortynne en syre reduserer konsentrasjonen av H + (aq) -ioner, noe som øker pH-nivået i løsningen mot 7, noe som gjør den mindre sur. Imidlertid kan pH-nivået i en sur løsning ikke bli større enn 7, fordi vannet du tilsetter for å fortynne det ikke er alkalisk.
Fortynne en alkali
Alkaliske stoffer inkluderer ammoniakk, bakepulver og blekemiddel. Fortynning av en alkali reduserer konsentrasjonen av OH- (aq) ioner, noe som reduserer pH-nivået i løsningen mot 7, noe som gjør den mindre alkalisk. Imidlertid kan pH-nivået til en alkalisk løsning ikke bli lavere enn 7, fordi vannet du tilsetter for å fortynne det ikke er surt.
Beregning av pH-effekt av fortynning
PH-nivået til en løsning er et mål på hydrogenionkonsentrasjonen. Løsninger med høy konsentrasjon av hydrogenioner har lav pH, og løsninger med lave konsentrasjoner av H + -ioner har høy pH. En enkel arbeidsdefinisjon av pH er pH = - log [H +], hvor [H +] er hydrogenionmolariteten. En logaritme til et tall er ganske enkelt eksponenten når du skriver tallet som en styrke på ti. Definisjonen av pH løst for hydrogenionmolaritet er da [H +] = 10-pH. For eksempel er molariteten til hydrogenioner i en pH 6-løsning 10-6 M. Bruk denne beregningen til å estimere hydrogenionkonsentrasjonen før fortynning.
Mål etter løsningens nye volum etter fortynning. Hvis du for eksempel fortynner løsningen til fire ganger sitt opprinnelige volum, vil konsentrasjonen bli redusert til en fjerdedel. Hvis det opprinnelige volumet er V1, og det totale volumet etter fortynning er V4, vil den endelige konsentrasjonen være V1 / V4 ganger den opprinnelige konsentrasjonen. Deretter kan du konvertere hydrogenionkonsentrasjonen tilbake til pH ved hjelp av pH = - log [H +].