Skala pH waha się od 0 do 14 i jest miarą kwasowości lub zasadowości. W klasie lub laboratorium poznanie pH substancji ma wiele zalet. Wartość pH można wykorzystać do określenia, czym jest substancja i jak będzie reagować w określonych okolicznościach.
Może być również stosowany do oznaczania stężenia jonów hydroniowych lub wodorotlenowych, co może prowadzić do określenia stężenia innych jonów w roztworze.
Możesz użyć poniższego równania pH, aby wykonać obliczenia w celu znalezienia niewiadomych.
Jony wodorowe (H+) w roztworach wodnych tworzą wiązania z cząsteczkami wody, tworząc jony hydroniowe (H3O+).
2 H2O ==> H3O+ + OH-
Równanie pH
Poniższe równanie jest podstawową i użyteczną podstawą chemii i może być postrzegane jako coś w rodzaju kalkulatora pH. Jeśli znasz pH, możesz obliczyć stężenie jonów hydroniowych i odwrotnie, możesz obliczyć pH, jeśli znasz stężenie jonów hydroniowych.
pH = − log [H3O+]
pH roztworu jest równe ujemnemu logarytmowi stężenia jonów hydroniowych (H3O+).
Przykład 1: Znajdź pH z [H3O+].
W 1,0 l próbce 0,1 M kwasu chlorowodorowego (HCl) stężenie jonów hydroniowych wynosi 1 × 10-1. Jakie jest pH?
pH = − log [H3O+]
pH = − log (1 × 10-1 )
pH = − ( − 1)
pH = 1
Konwersja pH
Przykład 2: Znajdź [H3O+] od pH
Jeśli pH roztworu wynosi 4,3. Jakie jest stężenie jonów hydroniowych?
Pierwszym krokiem jest: przemieniać równanie:
[H3O+] = 10−pH
[H3O+] = 10−4.3 [H3O+] = 5,01 × 10-5
Przykład 3: A jeśli to podstawa?
Użyj stałej produktu jonowego dla wody (Kw).
Kw = 1 × 10-14 = [H3O+] × [OH]
[H3O+] = (1 × 10-14 ) / [OH-]
Jakie jest pH roztworu, jeśli [OH-] = 4,0 x 10-11 M?
Krok 1
[H3O+] = (1 × 10-14 ) / [OH-]
[H3O+] = ( 1 × 10-14 ) / (4,0 x 10-11 )
[H3O+] = 0,25 × 10-3
Krok 2
pH = − log [H3O+]
pH = − log (0,25 × 10-3 )
pH = − ( − 3,60)
pH = 3,60
Znaczące liczby
Chociaż zasady określania liczb znaczących są dość sztywne, obliczenia pH są nieco szczególne, ponieważ tylko liczby do po prawej stronie dziesiętnej są liczone jako figi sig!
Stała dysocjacji kwasu (Ka)
Stała dysocjacji kwasu to część kwasu w postaci zjonizowanej. Słabe kwasy mają małe Kza wartości, ponieważ większość kwasu pozostaje niezdysocjowana. Kwas węglowy jest dobrym przykładem słabego kwasu. Równanie równowagi to:
H2WSPÓŁ3 (aq) ↔ HCO3 (aq) − + H+ (aq) Kza = 4,3 x 10-7
Ponieważ kwas węglowy jest kwasem diprotonowym i może oddawać inny H+, drugie równanie dysocjacji to:
HCO3(aq)− CO32−(aq) + H+ (aq) Kza = 4,8 x 10-11
Silne kwasy mają duże stałe dysocjacji; całkowicie dysocjują w wodzie. Kwas azotowy jest dobrym przykładem mocnego kwasu. Równanie równowagi dla kwasu azotowego to:
HNO3 (aq) ↔ NIE2− + H+ Kza = 40
Kza wartość 40 jest znacznie ważniejsza niż kwas węglowy, który wynosił 4,3 x 10-7.