Вода обладает множеством полезных и интересных свойств, и некоторые из них очевидны с первого взгляда. Понятно, что мир состоит из большого количества воды, но почти никакая вода, которую вы когда-либо видели, не является «просто» водой. Некоторая вода, например водопроводная, выглядит кристально чистой и содержит лишь небольшое количество примесей, в то время как в большинстве водоемов и океанов есть видимые вещества, растворенные или взвешенные.
Еще одним интересным свойством воды является то, что с точки зрения pH, термин, популярный в рекламе шампуней, а также химические тесты, он находится прямо посередине шкалы: это не кислота и не основание и идеально нейтральный. Продолжайте читать, чтобы узнать, что это означает с точки зрения математики формулы pH и определений кислот и оснований в химии.
Что такое кислоты и основания?
Термин pH связан с кислотность. Кислоты представляют собой соединения, способные отдавать протон или ион водорода (H +) в водном растворе, оставляя после себя анион (отрицательно заряженный ион), называемый сопряженным основанием, и генерировать гидроксоний (H
Базы представляют собой соединения, которые могут принимать протоны или, что эквивалентно, в водных растворах отдавать гидроксильную группу (–OH). Сильная база такие как NaOH, могут делать это даже в присутствии высокой концентрации гидроксильных ионов (или низкой концентрации ионов H +). Слабые основания, как и слабые кислоты, не ионизируются до тех пор, пока pH не станет близким к нейтральному.
Что означает pH?
Хотя pH относится к степени кислотности (или щелочности, также называемой основностью), на самом деле он означает пувуар гидрогенем, или «сила водорода» по-французски. В области химии маленькая буква «p» - это оператор, означающий «взять отрицательный логарифм».
Помимо математики, это шкала, которая сжимает очень широкий диапазон концентраций гидроксония и гидроксида, наблюдаемых в воде, в шкалу от 0 до 14 для практических целей.
Раствор с pH 1,0 является сильно кислым и имеет [H+] концентрация в 10 раз выше, чем у раствора с pH 2,0, в 100 раз выше, чем у раствора с pH 3,0 и 1000 раз выше, чем у раствора с pH 4,0. Это из-за качества логарифмов, как вы увидите в нескольких Примеры.
Что такое основное уравнение pH?
Формула pH чаще всего принимает вид pH = –log [H+], где [H +] - концентрация в молях на литр (моль / л или М). Существует эквивалентная формула для концентрации гидроксид-ионов:
pOH = - [OH–]
Пример: Каков pH раствора с [H+] 2,8 × 10–3 М?
pH = –log [2,8 × 10–3] = 2.55
Является ли вода кислотой или основанием?
Вода имеет pH 7,0; на каждый ион H +, который «вырывается», один OH– ион существует, чтобы уравновесить его. Таким образом, вода амфотерный, или может действовать как кислота и основание (не будучи особенно "хорошими" ни в том, ни в другом).
В самоионизация воды представлен выражением Kш= [H3O +] [OH−] = 1.0 × 10−14, где Kш постоянная воды. Потому что pKш= –Log [Kш] и Kш - постоянная 1.0 × 10−14, pKш = 14, что определяет шкалу pH со странным номером.
В более общем плане Kш представлена константой диссоциации кислот Kа, который варьируется от вида к виду.
Расчет pH: калькулятор или онлайн-инструмент
Вам не нужно делать проблемы с pH или pKа проблемы с водой в голове; вы можете использовать стандартную функцию журнала калькулятора или посетить страницу, подобную той, что в Ресурсах, которая позволяет вы вводите разные значения pH для множества разных кислот в разных концентрациях в решение.