Om du vill bli framgångsrik inom kemi måste du förstå syror och baser. Du bör inte bara förstå vad dessa föreningar är och hur de beter sig i lösning utan också kunna utföra enkla beräkningar av pH och förstå varför beteendet hos starka syror förenklar beräkningar som involverar dessa ämnen.
Till att börja med borde du veta att inom kemi, koncentration uttrycks ofta i mol per volymsenhet, vanligtvis liter (mol / l) snarare än i massenheter per liter. Antalet gram i 1 mol av ett ämne kan bestämmas utifrån molmassorna eller molekylvikterna hos dess beståndsdelar, tillgängliga i det periodiska elementet.
- Kvantiteten mol / L skrivs vanligtvis som enstaka symbol M.
Vad är syror och baser?
En syra är en förening som donerar en proton i vattenlösning. Denna proton representeras ibland i ekvationer som en fristående proton (H+) eller som en hydroniumjon (en proton plus vatten: H3O+). Den andra komponenten i den upplösta syran kallas konjugatbasen. Den allmänna formeln för dissociation av en syra är HA → H+ + A–, där en– är den konjugerade basen.
Baser, å andra sidan, fungerar som dubbelgångare för syror: De accepterar lätt protoner, vilket motsvarar donerande hydroxidjoner (OH–i vattenlösning. Resten av en dissocierad bas kallas konjugatsyraoch är ofta en metallkatjon såsom Na+.
Vad är pH i kemi?
PH, eller "väteeffekt", är ett värde som i allmänhet (men inte matematiskt) är begränsat till det numeriska området 0 till 14,0. Lösningar som är sura har lågt pH, neutrala lösningar (såsom rent vatten) har pH 7 och basiska lösningar har högre pH värden.
Matematiskt är pH bara det negativa av logaritmen till basen 10 av koncentrationen av H+ (eller H3O+) joner: pH = –log10[H +]. Så länge du har en miniräknare och är försiktig med dina krafter på 10 är dessa beräkningar enkla.
Styrka av syror och baser
En stark syra är en som lätt ger upp sina protoner, och gör det även när det omgivande pH-värdet är lågt, vilket innebär att det redan finns många protoner som flyter runt. Svaga syror ger inte upp sina protoner så lätt och blir dissocierade i meningsfull utsträckning endast när pH är närmare neutralt. Starka baser ger också hydroxidjoner lätt även i hög-pH-lösningar.
Styrkan hos syra och baser kan tilldelas ett värde: pKa, eller den syradissociationskonstantpH-värdet vid vilket hälften av en syra har donerat sina protoner medan den andra halvan förblir i konjugerat tillstånd. (Baser har, du gissade det, pKb värden.) Starkare syror har således lägre pKa värden.
Beräkning av pH för saltsyra
Saltsyra, eller HCl, är en välkänd och vanlig stark syra. Användning av klorvätesyra inkluderar strumpbyxor och kemilaboratorier i gymnasiet runt om i världen samt en mängd industri- och tillverkningsapplikationer.
Exempel: Beräkna pH för en 0,100 M lösning av HCl.
Eftersom HCl är en stark syra joniseras den fullständigt, och pH för HCl i lösning kan hittas från koncentrationen (molariteten) av H + -jonerna, per definition lika med 0,100 M. (Den konjugerade basen av syran, som är kloridjonen Cl–, skulle också ha en koncentration på 0,100 M.)
PH är alltså –log (0,100) = 1.000.
Det är uppenbart att högre molaritetsvärden ger lägre pH-värden och omvänt för HCl (eller vilken syra som helst).
Online-pH-kalkylator för starka syror
Om du inte vill ha en miniräknare och vill lära dig om det kemiska beteendet hos några fler starka syror, se sidan i Resurserna.