Трудно жить в современном мире, не слыша упоминаний о кислотах, которые часто используются в фармацевтике и медицине. другая реклама как жидкие агрессоры, стремящиеся стереть и повредить все виды вещей, от кожи до одежды и мебель. Вы, несомненно, видели рекламу продуктов, называемых антацидами, которые предназначены для борьбы с действием кислоты, вырабатываемой в желудке.
Кислоты имеют разную степень силы или кислотности. Причудливая, но принципиально простая шкала, известная как шкала pH является мерой того, насколько кислый водный раствор, или, в другом контексте того же химического сценария, насколько он щелочной или щелочной.
Чтобы определить pH водного раствора (то есть вещества, растворенного в воде), вам нужно знать только концентрацию ионов водорода (H+) в этом растворе или его молярность. Но что вообще такое моли, молярность и кислоты, помимо pH?
Факты о кислотах и основаниях
Кислоты - это молекулы, которые могут отдавать протоны. Простым примером является соляная кислота HCl. Эта молекула легко отдает свой компонент H + в водном растворе и является
сильная кислота. Другие кислоты, такие как угольная кислота (H2CO3), более неохотно отдают свои протоны и называются слабые кислоты. Когда кислота (HA) отдает протон (H +), говорят, что она ионизирована, при этом продукты представляют собой H + и все, что остается (обычно A−; в случае угольной кислоты, HCO3−).Сильные кислоты имеют низкие значения pH. Вода нейтральная, с pH 7; сильный базы, или акцепторы протонов (такие как гидроксид натрия, NaOH) имеют высокие значения pH, некоторые из которых близки к 14,0.
Родинки и молярность
Для целей кислотно-щелочной химии более целесообразно измерять концентрацию растворенного вещества в родинки или отдельные частицы (например, атомы, молекулы) на единицу объема, а не массу на единицу объема. Это потому, что атомы реагируют друг с другом в известных пропорциях, не связанных с атомной массой.
Один моль (1 моль) чего-либо равен 6,02 × 1023 частицы; 1 моль в объеме 1 л имеет молярность 1,0. Таким образом, 6 моль NaCl в 8 л водного раствора имеет молярность 6 моль / 8 л = 0,75; 6 моль гораздо более массивной молекулы аденозинтрифосфата, растворенного в 8 л, имеют большую массу, но такую же молярность, 0,75 М.
Что такое формула pH?
Уравнение pH чаще всего записывается в виде
pH = -log_ {10} [H ^ {+}]
Здесь в скобках указана молярность ионов H + в растворе. Таким образом, если вы знаете молярность, вы можете получить значение pH и наоборот.
Примеры расчета pH
Чтобы перейти от молярности к pH, используйте свой калькулятор или аналогичный инструмент, чтобы взять логарифм с основанием 10 (основание по умолчанию) молярности, переверните знак, чтобы получить положительное значение, и все готово!
Пример: Если молярность водного раствора равна 6,3 × 10-5 М, что такое pH?
pH = −log [6,3 × 10-5] = 4.2.
Вы также можете рассчитать концентрацию по pH и pK.а, последний выводится из константа диссоциации кислотыKа. Чем выше Kа для конкретной кислоты, тем сильнее она кислота. ПКа для любой кислоты - это pH, при котором половина кислоты была ионизирована (то есть, когда половина «кислых» протонов выгружена в раствор).
Интересующее уравнение известно как Уравнение Хендерсона-Хассельбаха и написано:
pH = pKa + log_ {10} \ dfrac {[A ^ {-}]} {[HA]}
Это означает, что с учетом pK кислотыа а относительную концентрацию аниона и «интактной» кислоты можно определить по pH. Kа значения можно легко найти в Интернете, и вы можете найти pKa, используя ту же операцию, что и для pH, если его также нет в списке.
Онлайн-калькулятор pH и pOH
См. Ресурсы для получения веб-инструмента, который позволяет определять pH различных кислотных и основных растворов. Вы можете использовать это, чтобы почувствовать взаимосвязь между различными индивидуальными концентрациями кислоты, концентрацией и pH.