Если вы хотите добиться успеха в химии, вам необходимо разбираться в кислотах и основаниях. Вы должны не только понимать, что это за соединения и как они себя ведут в растворе, но и уметь выполнять простые расчеты pH и понять, почему поведение сильных кислот упрощает расчеты, включающие эти вещества.
Для начала следует знать, что в химии концентрация часто выражается в молях на единицу объема, обычно в литрах (моль / л), а не в единицах массы на литр. Количество граммов в 1 моль вещества может быть определено из молярных масс или молекулярных масс составляющих его атомов, имеющихся в периодической таблице элементов.
- Величина моль / л обычно обозначается одним символом М.
Что такое кислоты и основания?
Кислота - это соединение, которое отдает протон в водном растворе. Этот протон иногда представляется в уравнениях как автономный протон (H+) или в виде иона гидроксония (протон плюс вода: H3О+). Другой компонент растворенной кислоты называется конъюгатом основания. Общая формула диссоциации кислоты: HA → H+ + А–, где– - сопряженное основание.
С другой стороны, основания служат двойниками кислот: они легко принимают протоны, что равносильно передаче гидроксид-ионов (OH–) в водном растворе. Остаток диссоциированного основания называется конъюгированная кислота, и часто представляет собой катион металла, такой как Na+.
Что такое pH в химии?
PH или «мощность водорода» - это значение, обычно (но не математически) ограниченное числовым диапазоном от 0 до 14,0. Кислые растворы имеют низкий pH, нейтральные растворы (например, чистая вода) имеют pH 7, а щелочные растворы имеют более высокий pH. значения.
Математически pH - это просто отрицательный логарифм концентрации H по основанию 10.+ (или H3О+) ионы: pH = –log10[H +]. Пока у вас есть калькулятор и вы осторожны со своей степенью 10, эти вычисления просты.
Сила кислот и оснований
Сильная кислота - это кислота, которая легко отдает свои протоны, и делает это даже при низком pH окружающей среды, что означает, что вокруг уже плавает много протонов. Слабые кислоты не так легко отдают свои протоны, диссоциируя в значительной степени только тогда, когда pH приближается к нейтральному. Точно так же сильные основания легко отдают ионы гидроксида даже в растворах с высоким pH.
Силам кислоты и оснований можно присвоить значение: pKа, или константа диссоциации кислоты, значение pH, при котором половина кислоты отдала свои протоны, а другая половина остается в конъюгированном состоянии. (Базы имеют, как вы уже догадались, pKб Таким образом, более сильные кислоты имеют более низкое значение pKа значения.
Расчет pH соляной кислоты
Соляная кислота или HCl - хорошо известная и распространенная сильная кислота. Соляная кислота используется в химических лабораториях колледжей и средних школ по всему миру, а также во множестве промышленных и производственных приложений.
Пример: рассчитайте pH 0,100 М раствора HCl.
Поскольку HCl является сильной кислотой, она полностью ионизируется, и pH HCl в растворе можно определить по концентрации (молярности) ионов H +, по определению равной 0,100 М. (Основание, сопряженное с кислотой, которое представляет собой хлорид-ион Cl–, также будет иметь концентрацию 0,100 М.)
Таким образом, pH равен –log (0,100) = 1.000.
Очевидно, что более высокие значения молярности приведут к более низким значениям pH и, наоборот, для HCl (или любой кислоты).
Онлайн-калькулятор pH для сильных кислот
Если вам не хочется брать калькулятор и вы хотите узнать о химическом поведении еще нескольких сильных кислот, см. Страницу в разделе «Ресурсы».