Несумњиво сте чули за пХ скалу која се користи за мерење киселости раствора (нпр. Сирћета или белила). Вероватно мислите да су киселине киселе (на пример, лимунска киселина је чест састојак киселих бомбона) и понекад опасна (већина људи научите да повезујете реч „киселина“ са „потенцијалним оштећењем коже“ пре пунолетства, чак иако само из холивудских филмова или страшних вести извештаји).
Али шта је киселина, хемијски гледано? И да ли постоје појединачне особине различитих киселина које олакшавају одређивање пХ раствора, све док знате моларну концентрацију киселине растворене у том раствору? Та особина "потписа" назива се константа дисоцијације киселинеК.а. Понекад неформално написано као ка, можете израчунати пХ на математички једноставан начин.
Киселине у раствору
Киселина је молекул који може донирати протон (а ретко и више протона у низу) у воденом раствору, тј. Када се раствори у води, да постане јонизован. То значи да је протон (Х.+) је остављено да „плута“ међу молекулима воде, где је често представљено као а
јон хидронијума (Х3О.+) због способности воде да прихвати ове дониране протоне. Молекул који је остао иза себе је анион.Пример: Угљена киселина (Х2ЦО3) донира протон у воденом раствору да постане Х.+ (често се изражава као Х.3О.+) и бикарбоната (ХЦО3−).
Јаке киселине попут хлороводоничне киселине (ХЦл) „жељније“ донирају протоне од далеко бројнијих слабих киселина, што значи да они могу да искрцају протоне чак и у окружењу са ниским пХ, тј. оном који је већ богат протонима и самим тим није „жељан“ преузимања више. Слабе киселине само желе да донирају своје протоне када је пХ околине висок, односно концентрација протона је релативно ниска.
Шта је пХ скала?
Изнад сте прочитали да низак пХ подразумева окружење са пуно протона ослобођених својих матичних киселина. Иначе, пХ скала је логаритамска или „лог“ скала која се у практичне сврхе креће од 1 до 14, од већине до најмање киселе. Једначина за пХ је:
пХ = -лог_ {10} [Х ^ {+}]
Овде је [Х +] моларна концентрација (тј. Број молова, или појединачних атома / молекула, по литру раствора) протона. Свако десетоструко повећање концентрације протона покреће пХ доле за једну целобројну јединицу и обрнуто.
Пример: Колики је пХ раствора 0,025 М раствора протона?
пХ = −лог10[0,025 мол / Л] = 1,602
Константа јонизације киселина Ка
Свака киселина има сопствену константу јонизације која се даје:
К_ {а} = \ дфрац {[А ^ {-}] [Х_ {3} О ^ {+}]} {[ХА]}
Овде−], [Х.3О.+] и [ХА] представљају равнотежне концентрације јонизоване киселине, протона и нејонизоване (тј. „нетакнуте“) киселине. К.а тако нуди меру "ентузијазма" киселине за растерећење протона и самим тим је снага; што је јаче дисоцирана киселина у равнотежи, бројник је већи у односу на именитељ у овој једначини и већи је Ка.
Израчунавање пХ из пКа: Хендерсон-Хасселбацх-ова једначина
Можете израчунати пХ раствора с обзиром на пКа киселине и концентрације изнад, изузев донираних протона. Рачунарство пКа од К.а значи извођење исте операције као и са пХ: Узмите негативни логаритам Ка, и ту је ваш одговор.
Извођење је укључено, али Хендерсон-Хасселбацх једначина повезује ове количине на следећи начин:
пХ = пКа + лог_ {10} \ дфрац {[А ^ {-}]} {[ХА]}
Пример: Ка сирћетне киселине, главне компоненте сирћета, је 1,77 × 10−5. Колики је пХ раствора у којем је дисоцирана 1/10 киселине?
Да бисте решили, прво одредите пКа, који је једноставно −лог10(1.77 × 10−5) = 4.75. Затим употребите чињеницу да је однос [А−] до [ХА} = 1/10 = 0,1
пХ = 4,75 + лог10 (0.1) = 4.75 + (−1) = 3.75
То значи да ће при пХ нижем од пКа сирћетне киселине бити раздвојено или јонизовано мање од половине; при вишим пХ вредностима, више од половине ће бити јонизовано. Заправо, ако поставите [А -] = [ХА], открићете да је пКа киселине једноставно пХ при којем је половина киселине дисоцирана, а половина је „нетакнута“.