วิธีหาความเข้มข้นเมื่อคุณได้รับ pH

มาตราส่วน pH มีตั้งแต่ 0 ถึง 14 และเป็นตัววัดความเป็นกรดหรือด่าง ในห้องเรียนหรือห้องปฏิบัติการ การรู้ค่า pH ของสารมีประโยชน์มากมาย ค่า pH สามารถใช้เพื่อกำหนดว่าสารคืออะไรและจะตอบสนองอย่างไรภายใต้สถานการณ์บางอย่าง

นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของไอออนของไฮโดรเนียมหรือไฮดรอกไซด์ ซึ่งสามารถนำไปสู่การกำหนดความเข้มข้นของไอออนอื่นๆ ในสารละลายได้

คุณสามารถใช้สมการ pH ด้านล่างเพื่อคำนวณหาค่าไม่ทราบค่าได้

ไฮโดรเจนไอออน (H+) ในสารละลายที่เป็นน้ำก่อให้เกิดพันธะกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างไฮโดรเนียมไอออน (H3O+)
2 H2O ==> H3O+ + OH−

สมการต่อไปนี้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานและมีประโยชน์ของวิชาเคมี และสามารถมองได้ว่าเป็นเครื่องคำนวณค่า pH บางส่วน หากคุณทราบค่า pH คุณสามารถแก้ปัญหาหาความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนได้ และในทางกลับกัน คุณสามารถแก้ค่า pH ได้หากคุณทราบความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน

pH = − บันทึก [H3O+]
pH ของสารละลายเท่ากับลอการิทึมลบของความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน (H3O+)

ตัวอย่างที่ 1: ค้นหา pH จาก [H3O+]

ในตัวอย่าง 1.0 ลิตรของกรดไฮโดรคลอริก 0.1 โมลาร์ (HCl) ความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนคือ 1 × 10^-1. ค่า pH คืออะไร?

pH = − บันทึก [H3O+]
pH = − บันทึก (1 × 10^-1 )
pH = − ( − 1)
pH = 1

ตัวอย่างที่ 2: ค้นหา [H3O+] จาก pH

ถ้า pH ของสารละลายเท่ากับ 4.3 ความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนคืออะไร?

ขั้นตอนแรกคือการ จัดเรียงใหม่ สมการ:

[H3O+] = 10^−pH
[H3O+] = 10^−4.3 [H3O+] = 5.01 × 10^-5

ตัวอย่างที่ 3: จะเป็นอย่างไรหากเป็นฐาน

ใช้ค่าคงที่ผลิตภัณฑ์ไอออนสำหรับน้ำ (K_w).
กิโลวัตต์ = 1 × 10^-14 = [H3O+] × [OH]
[H3O+] = (1 × 10^-14 ) / [OH-]

ค่า pH ของสารละลายเป็นเท่าใดหาก [OH-] = 4.0 x 10^-11 ม?

ขั้นตอนที่ 1
[H3O+] = (1 × 10^-14 ) / [OH-]
[H3O+] = ( 1 × 10^-14 ) / (4.0 x 10^-11 )
[H3O+] = 0.25 × 10^-3

ขั้นตอนที่ 2
pH = − บันทึก [H3O+]
pH = − บันทึก (0.25 × 10^-3 )
pH = − ( − 3.60)
pH = 3.60

แม้ว่ากฎเกณฑ์ในการพิจารณาตัวเลขที่มีนัยสำคัญจะค่อนข้างเข้มงวด แต่การคำนวณค่า pH นั้นค่อนข้างพิเศษตรงที่มีเฉพาะตัวเลขใน ทางขวาของทศนิยม นับเป็นซิกมะเดื่อ!

ค่าคงที่การแยกตัวของกรดคือส่วนของกรดที่อยู่ในรูปไอออไนซ์ กรดอ่อนมี K. น้อย ค่าเนื่องจากกรดส่วนใหญ่ยังคงไม่แยกจากกัน กรดคาร์บอนิกเป็นตัวอย่างที่ดีของกรดอ่อน สมการสมดุลคือ:

โฮ₂CO₃ (aq) ↔ HCO₃ (aq) ⁻ + โฮ⁺ (aq) K = 4.3 x 10^-7

เนื่องจากกรดคาร์บอนิกเป็นกรดไดโปรติก และสามารถบริจาค H. อื่นได้⁺สมการการแยกตัวที่สองคือ:

HCO₃(aq)⁻ ↔ CO₃²⁻(aq) + H⁺ (aq) K = 4.8 x 10^-11

กรดแก่มีค่าคงที่การแยกตัวขนาดใหญ่ พวกเขาแยกตัวออกจากน้ำอย่างสมบูรณ์ กรดไนตริกเป็นตัวอย่างที่ดีของกรดแก่ สมการสมดุลของกรดไนตริกคือ

HNO₃ (aq) ↔ ไม่₂⁻ + โฮ⁺ K = 40

เดอะเค ค่า 40 มีนัยสำคัญมากกว่ากรดคาร์บอนิก ซึ่งเท่ากับ 4.3 x 10^-7.