Rozcieńczanie jest powszechną techniką laboratoryjną, z którą spotyka się większość studentów przedmiotów ścisłych, gdy chcą osiągnąć określone stężenie roztworu. Ale jest to również to, co robisz, gdy dodajesz wodę do jedzenia i napojów w domu, aby były bardziej zgodne z Twoimi upodobaniami. Rozcieńczenie wpływa na wiele właściwości roztworu, w tym na jego pH.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Rozcieńczenie sprawia, że roztwór kwaśny jest bardziej zasadowy, a roztwór zasadowy bardziej kwaśny. Aby obliczyć wpływ rozcieńczenia na pH, określasz stężenie jonów wodorowych i przeliczasz je na pH za pomocą prostego wzoru roboczego.
Znaczenie rozcieńczenia
Aby rozcieńczyć roztwór wodny, wystarczy dodać do niego wodę. Zwiększa to proporcję rozpuszczalnika lub materiału ciekłego do rozcieńczenia w porównaniu z zawartością substancji rozpuszczonej lub składnika rozpuszczonego w rozpuszczalniku. Na przykład, jeśli rozcieńczysz słoną wodę, roztwór będzie zawierał taką samą ilość soli, ale ilość wody wzrośnie.
Znaczenie pH
Skala pH mierzy kwasowość lub zasadowość substancji. Działa od 0 do 14, przy pH 7 neutralnym, pH niższym niż 7 jest kwaśne, a pH wyższe niż 7 jest zasadowe. Skala jest logarytmiczna, co oznacza, że każda cała wartość pH poniżej 7 jest dziesięć razy bardziej kwaśna niż następna wyższa wartość. Na przykład pH 3 jest dziesięciokrotnie bardziej kwaśne niż pH 4 i 100 razy bardziej kwaśne niż pH 5.
To samo dotyczy wartości pH powyżej 7. Każda wartość jest dziesięć razy bardziej zasadowa niż następna niższa całkowita wartość. Na przykład pH 9 jest dziesięciokrotnie bardziej zasadowe niż pH 8 i 100 razy bardziej zasadowe niż pH 7. Woda czysta lub destylowana ma pH 7, ale po dodaniu chemikaliów do wody roztwór może stać się kwaśny lub zasadowy. Poziom pH roztworu jest miarą jego stężenia jonów wodorowych. Roztwory o wysokim stężeniu jonów wodorowych mają niskie pH, a roztwory o niskim stężeniu jonów H+ mają wysokie pH.
Rozcieńczanie kwasu
Substancje kwaśne to czarna kawa, kwas akumulatorowy i sok z cytryny. Rozcieńczanie kwasu zmniejsza stężenie jonów H+(aq), co powoduje wzrost pH roztworu do 7, czyniąc go mniej kwaśnym. Jednak poziom pH kwaśnego roztworu nie może być wyższy niż 7, ponieważ woda, którą dodajesz do jego rozcieńczenia, nie jest alkaliczna.
Rozcieńczanie zasad
Substancje alkaliczne obejmują amoniak, proszek do pieczenia i wybielacz. Rozcieńczenie zasady zmniejsza stężenie jonów OH-(aq), co obniża poziom pH roztworu do 7, czyniąc go mniej zasadowym. Jednak poziom pH roztworu alkalicznego nie może być niższy niż 7, ponieważ woda dodawana do jej rozcieńczenia nie jest kwaśna.
Obliczanie wpływu rozcieńczenia na pH
Poziom pH roztworu jest miarą jego stężenia jonów wodorowych. Roztwory o wysokim stężeniu jonów wodorowych mają niskie pH, a roztwory o niskim stężeniu jonów H+ mają wysokie pH. Prostą roboczą definicją pH jest pH = - log[H+], gdzie [H+] to molarność jonów wodorowych. Logarytm liczby to po prostu wykładnik, gdy zapiszesz tę liczbę jako potęgę dziesiątki. Definicja pH rozwiązana dla molarności jonów wodorowych to wtedy [H+] = 10-pH. Na przykład molarność jonów wodorowych w roztworze o pH 6 wynosi 10-6 M. Użyj tego obliczenia, aby oszacować stężenie jonów wodorowych przed rozcieńczeniem.
Po rozcieńczeniu zmierzyć nową objętość roztworu. Na przykład, jeśli rozcieńczysz roztwór do czterokrotności jego pierwotnej objętości, stężenie zmniejszy się do jednej czwartej. Jeśli pierwotna objętość to V1, a całkowita objętość po rozcieńczeniu to V4, końcowe stężenie będzie V1/V4 razy większe od stężenia początkowego. Następnie możesz przeliczyć stężenie jonów wodorowych z powrotem na pH za pomocą pH = - log[H+].