Концентрација водоничних јона говори нам колико је било које решење кисело или базно. Још јона водоника? Киселије. Мање водоникових јона? Основније. Прилично једноставно, зар не? Погледајмо како се дефинише и израчуна концентрација јона водоника. Прво ћете видети како у води добијате јоне водоника и хидроксиде.
Самојонизација воде
Вода се самојонизује у малој мери:
Ово је поједностављење, јер слободни јони водоника заправо не постоје у решењу. Овако заправо изгледа:
Кроз водоничну везу, јон водоника се повезује са молекулом воде да би створио Х.3О.+, или хидронијум. Дакле, када израчунавате концентрацију јона водоника, такође рачунате концентрацију јона хидронијума.
За воду водени јонски производ или К.в говори нам о концентрацији Х.+ или Х.3О.+ и концентрација ОХ- или хидроксидни јони.
На 25 степени Целзијуса, експериментално утврђена вредност К.В је 1,0 к 10-14 М.2.
Погледајмо како можете да искористите своје знање о дисоцијацији и К.В за израчунавање концентрације водоникових јона било за јаке киселине или базе.
Израчунавање концентрације водоник-јона из моларности јаке киселине
Јака киселина повећава концентрацију водоникових јона у односу на присутне хидроксидне јоне.
Пример је ХЦл:
С обзиром на то да је ХЦл јака киселина, потпуно дисоцира у води. Дакле, рецимо да имате 1,5М ХЦл раствора. Колика је концентрација јона водоника?
Па, ово је прилично једноставно и не захтева чак ни математику! Пошто киселина потпуно дисоцира, концентрација водоникових јона је иста као и моларност раствора. У овом случају то значи концентрацију јона водоника, или [Х.+], је 1,5М.
С друге стране, јака база има више хидроксидних јона него водоникових јона. Рецимо да имате 0,1М раствор НаОХ. Колика је концентрација Х.+ у овом случају? Сада ћете морати да употребите своје знање о К.В.
Знате да је, пошто се ова јака база потпуно дисоцира, концентрација хидроксида или ОХ- једнака моларности раствора. [ОХ-] = 0,1 М.
Тако,
Решавајући за [Х +] добијате:
Ово има смисла! С обзиром на то да је основно решење, јона хидроксида има више него што има јона водоника.
Израчунавање концентрације водоник-јона из пХ
Сада је стално бављење научним нотацијама да би се разговарало о концентрацији водоникових јона мало незгодно. Уместо тога, научници користе пХ скалу.
Ево дефиниције пХ:
пХ је негативни лог концентрације водоника. Слово п дословно значи негативни дневник.
Дакле, с обзиром на пХ вредност 5,5, можете пронаћи концентрацију водоникових јона:
Роњење негативним и узимање инверзног дневника даје вам:
Решавајући, добијате:
Концентрација водоничних јона раствора са пХ = 5,5 је 3,2 * 10-6М. Видите, зато је разговор о пХ много лакши од целог дугог броја који сте добили за одговор! ПХ од 5,5 говори вам о киселости, а моларитет можете израчунати ако вам је потребан.
Шта значе вредности пКа?
Док је израчунавање концентрације водоникових јона јаких киселина довољно једноставно, јер они раздвајају потпуно у раствору, израчунавање концентрације водоникових јона у слабим киселинама је само мало лукавији. Ове киселине се у води не јонизују у потпуности. Свака киселина има тенденцију да изгуби јон водоника у воденом раствору. Већа је вероватноћа да ће јача киселина изгубити јон водоника него слаба киселина.
Константе равнотеже за реакције јонизације називају се константама дисоцијације киселине (Ка). Јаче киселине имају већи К.а док слабије киселине имају нижи К.а. Као и код концентрације јона водоника, где сте прешли на пХ уместо на само Х, научници користе пКа да укаже на то колико је киселина јака или слаба. Са већом тенденцијом губитка протона, киселина је јача, па тако и пКа је мања.
Савети
Што је већа вредност пКа, то је киселина слабија; што је нижа вредност пКа то је киселина јача.