Jeśli chcesz odnieść sukces w chemii, musisz zrozumieć kwasy i zasady. Powinieneś nie tylko rozumieć, czym są te związki i jak zachowują się w roztworze, ale także być w stanie działać proste obliczenia pH i zrozumienie, dlaczego zachowanie mocnych kwasów upraszcza obliczenia z ich udziałem Substancje.
Na początek powinieneś wiedzieć, że w chemii stężenie jest często wyrażany w molach na jednostkę objętości, zwykle w litrach (mol/l), a nie w jednostkach masy na litr. Liczbę gramów w 1 mol substancji można określić na podstawie mas molowych lub mas cząsteczkowych jej atomów składowych, dostępnych w układzie okresowym pierwiastków.
- Ilość mol/L jest zwykle zapisywana jako pojedynczy symbol M.
Czym są kwasy i zasady?
Kwas to związek, który oddaje proton w roztworze wodnym. Ten proton jest czasami reprezentowany w równaniach jako samodzielny proton (H+) lub jako jon hydroniowy (proton plus woda: H3O+). Drugi składnik rozpuszczonego kwasu nazywa się sprzężoną zasadą. Ogólny wzór na dysocjację kwasu to HA → H+ + A–, gdzie– jest sprzężoną bazą.
Z drugiej strony zasady służą jako sobowtóry kwasów: łatwo akceptują protony, co jest równoznaczne z oddawaniem jonów wodorotlenowych (OH–) w roztworze wodnym. Pozostałość zdysocjowanej bazy nazywa się kwas sprzężony, i często jest kationem metalu, takim jak Na+.
Czym jest pH w chemii?
pH lub „moc wodoru” jest wartością ogólnie (ale nie matematycznie) ograniczoną do zakresu liczbowego od 0 do 14,0. Roztwory kwaśne mają niskie pH, roztwory neutralne (takie jak czysta woda) mają pH 7, a roztwory zasadowe mają wyższe pH wartości.
Matematycznie pH jest tylko ujemną wartością logarytmu do podstawy 10 stężenia H+ (lub H3O+) jony: pH = –log10[H+]. Tak długo, jak masz kalkulator i uważasz na swoje moce 10, obliczenia te są proste.
Siła kwasów i zasad
Silny kwas to taki, który łatwo oddaje swoje protony i robi to nawet przy niskim pH otoczenia, co oznacza, że unosi się już dużo protonów. Słabe kwasy nie oddają tak łatwo swoich protonów, dysocjując w znaczącym stopniu tylko wtedy, gdy pH jest bliższe neutralnemu. Podobnie silne zasady łatwo oddają jony wodorotlenkowe nawet w roztworach o wysokim pH.
Mocom kwasów i zasad można przypisać wartość: pKza, albo kwasowa stała dysocjacji, wartość pH, przy której połowa kwasu przekazała swoje protony, podczas gdy druga połowa pozostaje w stanie sprzężonym. (Podstawy mają, zgadliście, pKb wartości.) Silniejsze kwasy mają zatem niższe pKza wartości.
Obliczanie pH kwasu solnego
Kwas solny lub HCl jest dobrze znanym i powszechnym mocnym kwasem. Zastosowania kwasu solnego obejmują magazynowanie w laboratoriach chemicznych uczelni wyższych i liceów na całym świecie, a także wiele zastosowań przemysłowych i produkcyjnych.
Przykład: Oblicz pH 0,100 M roztworu HCl.
Ponieważ HCl jest mocnym kwasem, ulega całkowitej jonizacji, a pH HCl w roztworze można określić na podstawie stężenia (molarności) jonów H+, z definicji równego 0,100 M. (Sprzężona zasada kwasu, czyli jon chlorkowy Cl–, miałby również stężenie 0,100 M.)
pH wynosi zatem –log (0,100) = 1.000.
Oczywiście, wyższe wartości molarności dadzą niższe wartości pH i odwrotnie dla HCl (lub dowolnego kwasu).
Kalkulator pH online dla silnych kwasów
Jeśli nie masz ochoty wyciągać kalkulatora i chcesz poznać chemiczne zachowanie kilku mocniejszych kwasów, zajrzyj na stronę w zasobach.