Vatten har många användbara och intressanta egenskaper, och några av dessa är uppenbara med en blick. Det är tydligt att världen består av mycket vatten, men nästan inget vatten som du någonsin ser är "bara" vatten. En del vatten, som kranvatten, ser kristallklart ut och innehåller endast en liten mängd om föroreningar, medan de flesta damm- och havsvatten har synligt material löst eller suspenderat i det.
En annan intressant egenskap hos vatten är att när det gäller pH, en term som är populär både i schampoannonser och på kemitest, det sitter mitt i skalan: Det är varken en syra eller en bas och perfekt neutral. Fortsätt läsa för att upptäcka vad detta betyder när det gäller matematiken för pH-formeln och definitionerna av syror och baser i kemi.
Vad är syror och baser?
Termen pH är associerad med aciditet. Syror är föreningar som kan donera en proton, eller vätejon (H +), i vattenlösning, lämna en anjon (negativt laddad jon) som kallas en konjugatbas och generera ett hydronium (H3O +) -jon i vatten.
Starka syror såsom HCl donerar sina protoner även när en lösning redan har relativt höga protoner. Svaga syror donerar sina i lösningar närmare pH-neutrala, ett värde på 7,0.Baser är föreningar som kan acceptera protoner, eller motsvarande i vattenlösningar, donera en hydroxylgrupp (–OH). En stark bas såsom NaOH kan göra detta även i närvaro av en hög koncentration av hydroxyljoner (eller en låg koncentration av H + -joner). Svaga baser, som svaga syror, tenderar att inte jonisera förrän pH är nära neutralt.
Vad är betydelsen av pH?
Medan pH refererar till ett mått på surhet (eller alkalinitet, även kallad basicitet) står det faktiskt för pouvoir hydrogenem, eller "vätekraft" på franska. I kemiska områden är det lilla "p" en operatör som betyder "ta den negativa logaritmen av."
Matematik åt sidan är det en skala som komprimerar det mycket breda utbudet av hydronium- och hydroxidkoncentrationer som ses i vatten till en skala som sträcker sig från 0 till 14 för praktiska ändamål.
En lösning med ett pH av 1,0 är starkt sur och har en [H+] koncentration 10 gånger högre än en lösning med ett pH av 2,0, 100 gånger högre än en lösning med ett pH av 3,0 och 1 000 gånger högre än en lösning med ett pH på 4,0. Detta beror på logaritmernas egenskaper, som du kommer se i ett par exempel.
Vad är den grundläggande pH-ekvationen?
PH-formeln antar oftast formen pH = –log [H+], där [H +] är koncentrationen i mol per liter (mol / L eller M). En ekvivalent formel finns för koncentrationen av hydroxidjoner:
pOH = - [OH–]
Exempel: Vad är pH i en lösning med en [H+] av 2,8 × 10–3 M?
pH = –log [2,8 × 10–3] = 2.55
Är vattnet själv en syra eller en bas?
Vatten har ett pH på 7,0; för varje H + -jon som "går sönder", en OH– jon finns för att balansera den. Vatten är alltså amfoterisk, eller kan fungera som både en syra och en bas (samtidigt som den inte är särskilt "bra" på någon av dem).
De självjonisering av vatten representeras av uttrycket Kw= [H3O +] [OH−] = 1.0 × 10−14, där Kw är konstanten av vatten. Eftersom pKw= –Log [Kw] och Kw är konstant 1,0 × 10−14, pKw = 14, som bestämmer den konstigt numrerade pH-skalan.
Mer allmänt, Kw representeras av dissociationskonstanten för syror Ka, som varierar från art till art.
Beräkna pH: miniräknare eller onlineverktyg
Du behöver inte göra pH-problem eller pKa problem med vatten i huvudet; Du kan använda en standardkalkylatorns loggfunktion eller besöka en sida som den i de resurser som tillåter du ska ange olika pH-värden för en mängd olika syror i olika koncentrationer i lösning.
