Jak obliczyć ph i pOH

Skale używane do obliczania pH i pOH to przeciwne strony tej samej monety. Podczas gdy jeden mówi o stężeniu jonów wodorowych (hydronium), drugi mówi o stężeniu jonów wodorotlenowych.

Zwykle pH podaje się w skali 0-14 (chociaż nie jest to skala bezwzględna). Być może wiesz, że przy niskiej wartości pH substancja jest uważana za kwaśną, a przy wysokim pH substancja jest uważana za zasadową. Ten artykuł pokazuje, dlaczego tak jest i jak obliczyć zarówno pH, jak i pOH.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Aby obliczyć pH, weź logarytm ujemny stężenia jonów hydroniowych. Aby znaleźć pOH, po prostu odejmij pH od 14.

Aby obliczyć pOH, weź ujemny logarytm stężenia jonów wodorotlenowych. Aby znaleźć pH, po prostu odejmij pOH od 14.

Po dodaniu do wody mocnego kwasu następuje wzrost ilości jony hydroniowe (H₃O⁺). Dzieje się tak, ponieważ jon wodorowy związany z kwasem dysocjuje od kwasu i łączy się z cząsteczką wody. Spójrz na następujący przykład dla HCl, który jest bardzo mocnym kwasem:

pH wskazuje na stężenie H₃O⁺ w roztworze, podczas gdy pOH wskazuje na stężenie OH^-. Ale jak właściwie uzyskać te liczby i co one oznaczają?

„p” w pH i pOH oznacza „-log”. H lub OH w pH i pOH wskazują stężenie jonów hydroniowych (H₃O⁺) lub jony wodorotlenowe (OH^-). Tak więc pH mierzy stężenie jonów hydroniowych, podczas gdy pOH mierzy stężenie jonów wodorotlenowych.

Tylko mocne kwasy i zasady całkowicie dysocjują w wodzie. W rezultacie, jeśli podano stężenie kwasu, znasz również stężenie jonów hydroniowych.

Powiedzmy, że masz 0,001 M roztwór HCl. Ponieważ kwas dysocjuje całkowicie, oznacza to, że stężenie jonów hydroniowych również wynosi 0,001 M. Aby znaleźć pH, weź log ujemny:

Więc,

pOH jest ujemnym logarytmem stężenia jonów wodorotlenowych. Ale na podstawie powyższego równania nie wiesz nic o jonach wodorotlenowych, więc co robisz?

W rzeczywistości z powodów związanych ze stałą dysocjacji wody o temperaturze 25 stopni C (które są poza zakresem tego artykułu):

Oznacza to, że jeśli znasz pH lub pOH, znasz drugie!

Tak więc, jeśli pH twojego kwaśnego roztworu wynosi trzy, możesz wstawić to do powyższego równania, aby znaleźć pOH:

A zatem,

Dla 0,001 M roztworu HCl pH wynosi trzy, a pOH wynosi 11.

Możesz także wykonać obliczenia odwrotne. Powiedzmy, że masz mocną bazę o pH 13. Jaki jest pOH?

POH jest zatem:

Jak na podstawie tych liczb można na pierwszy rzut oka stwierdzić, czy roztwór jest kwaśny czy zasadowy?

Cóż, skala pH to wygodny sposób na mówienie o kwasach i zasadach. Liczba na skali pH mówi coś o tym rozwiązaniu.

1. Przy pH < 7 roztwór jest uważany za kwaśny ze względu na wysokie stężenie jonów wodorowych.
   
2. Przy pH > 7 roztwór jest uważany za zasadowy ze względu na niskie stężenie jonów wodorowych.
3. Przy pH = 7 roztwór jest uważany za obojętny, ponieważ stężenie jonów wodorowych i wodorotlenowych jest takie samo.