Vann har mange nyttige og interessante egenskaper, og noen av disse er tydelige med et øyeblikk. Det er klart at verden består av mye vann, men nesten ikke noe vann du noen gang ser er "bare" vann. Noe vann, som vann fra springen, ser krystallklart ut og inneholder bare en liten mengde hvis urenheter, mens de fleste vann i dam og hav har synlig materie oppløst eller suspendert i seg.
En annen interessant egenskap ved vann er at når det gjelder pH, er et begrep populært i sjampoannonser så vel som på kjemi tester, det sitter midt i skalaen: Det er verken en syre eller en base og perfekt nøytral. Fortsett å lese for å oppdage hva dette betyr når det gjelder matematikken til pH-formelen og definisjonene av syrer og baser i kjemi.
Hva er syrer og baser?
Begrepet pH er assosiert med surhet. Syrer er forbindelser som er i stand til å donere et proton, eller hydrogenion (H +), i vandig løsning, og etterlate et anion (negativt ladet ion) kalt en konjugatbase og generere et hydronium (H3O +) ion i vann.
Sterke syrer slik som HCl donerer protonene sine selv når en løsning allerede har relativt høye protoner. Svake syrer donerer deres i løsninger som er nærmere pH-nøytrale, en verdi på 7,0.Baser er forbindelser som kan akseptere protoner, eller tilsvarende i vandige oppløsninger, donere en hydroksylgruppe (–OH). En sterk base slik som NaOH kan gjøre dette selv i nærvær av en høy konsentrasjon av hydroksylioner (eller en lav konsentrasjon av H + -ioner). Svake baser, som svake syrer, har en tendens til ikke å ionisere før pH er nær nøytral.
Hva er betydningen av pH?
Mens pH refererer til et mål på surhet (eller alkalinitet, også kalt basicitet), står det faktisk for pouvoir hydrogenem, eller "kraft av hydrogen" på fransk. I kjemiområder er den lille "p" en operatør som betyr "ta den negative logaritmen av."
Matematikk til side er det en skala som komprimerer det meget brede spekteret av hydro- og hydroksydkonsentrasjoner sett i vann til en skala som går fra 0 til 14 for praktiske formål.
En løsning med en pH på 1,0 er sterkt sur og har en [H+] konsentrasjon 10 ganger høyere enn en løsning med en pH på 2,0, 100 ganger høyere enn en løsning med en pH på 3,0 og 1000 ganger høyere enn en løsning med en pH på 4,0. Dette er på grunn av kvalitetene til logaritmer, som du vil se i et par eksempler.
Hva er den grunnleggende pH-ligningen?
PH-formelen antar oftest formen pH = –log [H+], hvor [H +] er konsentrasjonen i mol per liter (mol / L eller M). En ekvivalent formel eksisterer for konsentrasjonen av hydroksidioner:
pOH = - [OH–]
Eksempel: Hva er pH i en løsning med en [H+] av 2,8 × 10–3 M?
pH = –log [2,8 × 10–3] = 2.55
Er vann selv en syre eller en base?
Vann har en pH på 7,0; for hvert H + -ion som "går løs", en OH– ion eksisterer for å balansere det. Vann er altså amfoterisk, eller i stand til å fungere som både en syre og en base (mens den ikke er spesielt "god" på noen av dem).
De selvionisering av vann er representert av uttrykket Kw= [H3O +] [OH−] = 1.0 × 10−14, hvor Kw er konstanten av vann. Fordi pKw= –Log [Kw] og Kw er konstant 1.0 × 10−14, pKw = 14, som bestemmer den merkelig nummererte pH-skalaen.
Mer generelt, Kw er representert av dissosiasjonskonstanten for syrer Ken, som varierer fra art til art.
Beregn pH: Kalkulator eller Online Tool
Du trenger ikke å gjøre pH-problemer eller pKen problemer med vann i hodet ditt; Du kan bruke loggfunksjonen til en standard kalkulator, eller besøke en side som den i Ressursene som tillater det til å legge inn forskjellige pH-verdier for en rekke forskjellige syrer i forskjellige konsentrasjoner i løsning.