Как рассчитать pH и pOH

Шкалы, используемые для расчета pH и pOH, являются противоположными сторонами одной медали. В то время как один сообщает вам концентрацию ионов водорода (гидроксония), другой сообщает вам концентрацию гидроксид-ионов.

Обычно pH указывается по шкале от 0 до 14 (хотя это не абсолютная шкала). Возможно, вы знакомы с тем фактом, что при низком значении pH вещество считается кислым, а при высоком значении pH вещество считается основным. В этой статье показано, почему это так и как рассчитать pH и pOH.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Чтобы рассчитать pH, возьмите отрицательный логарифм концентрации иона гидроксония. Чтобы найти pOH, просто вычтите pH из 14.

Чтобы рассчитать pOH, возьмите отрицательный логарифм концентрации гидроксид-иона. Чтобы найти pH, просто вычтите pOH из 14.

Когда в воду добавляется сильная кислота, увеличивается количество ионы гидроксония (ЧАС₃O⁺). Это связано с тем, что ион водорода, связанный с кислотой, отделяется от кислоты и связывается с молекулой воды. Взгляните на следующий пример для HCl, которая является очень сильной кислотой:

PH показывает концентрацию H₃O⁺ в растворе, в то время как pOH дает указание на концентрацию OH^-. Но как на самом деле получить эти числа и что они означают?

«P» в pH и pOH означает «-бревно. "H или OH в pH и pOH указывают на концентрацию ионов гидроксония (H₃O⁺) или гидроксид-ионы (OH^-). Таким образом, pH измеряет концентрацию ионов гидроксония, в то время как pOH измеряет концентрацию гидроксид-иона.

В воде полностью диссоциируют только сильные кислоты и основания. В результате, если вам дана концентрация кислоты, вы также знаете концентрацию ионов гидроксония.

Допустим, у вас есть 0,001 М раствор HCl. Поскольку кислота полностью диссоциирует, это означает, что концентрация иона гидроксония также составляет 0,001 М. Чтобы найти pH, возьмите отрицательный журнал:

Так,

POH - это отрицательный логарифм концентрации гидроксид-ионов. Но, исходя из приведенного выше уравнения, вы ничего не знаете об ионах гидроксида, так что же вы будете делать?

Фактически, по причинам, связанным с константой диссоциации воды при 25 ° C (которые выходят за рамки этой статьи):

Это означает, что если вы знаете pH или pOH, вы знаете другое!

Итак, если pH вашего кислотного раствора равен трем, вы можете подставить это в уравнение выше, чтобы найти pOH:

Таким образом,

Для 0,001 М раствора HCl значение pH равно трем, а pOH равно 11.

Вы также можете произвести обратный расчет. Допустим, у вас сильное основание с pH 13. Что такое pOH?

Таким образом, pOH:

Как с первого взгляда определить, является ли раствор кислотным или основным на основании этих чисел?

Ну, шкала pH - это удобный способ говорить о кислотах и ​​щелочах. Число на шкале pH кое-что говорит вам об этом растворе.

1. При pH <7 раствор считается кислым из-за высокой концентрации ионов водорода.
   
2. При pH> 7 раствор считается щелочным из-за низкой концентрации ионов водорода.
3. При pH = 7 раствор считается нейтральным, так как концентрации ионов водорода и гидроксида одинаковы.