วิธีการคำนวณค่า pH ของน้ำโดยใช้ pKa

น้ำมีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์และน่าสนใจมากมาย และบางส่วนก็เห็นได้ชัดเจน เป็นที่ชัดเจนว่าโลกประกอบด้วยน้ำจำนวนมาก แต่แทบไม่มีน้ำใดที่คุณเคยเห็นเป็นน้ำ "แค่" น้ำบางชนิด เช่น น้ำประปา จะมีลักษณะใสดุจคริสตัลและมีปริมาณเล็กน้อยหากมีสิ่งเจือปน ในขณะที่น้ำในบ่อและมหาสมุทรส่วนใหญ่มีสสารที่มองเห็นได้ละลายหรือแขวนลอยอยู่ในน้ำ

คุณสมบัติที่น่าสนใจอีกอย่างของน้ำคือในแง่ของ pH ซึ่งเป็นคำที่ได้รับความนิยมในโฆษณาแชมพูและ on การทดสอบทางเคมี มันอยู่ตรงกลางของมาตราส่วน: มันไม่ใช่กรดหรือเบสและสมบูรณ์แบบ เป็นกลาง. อ่านต่อเพื่อค้นหาความหมายในแง่ของคณิตศาสตร์ของสูตร pH และคำจำกัดความของกรดและเบสในวิชาเคมี

คำว่า pH เกี่ยวข้องกับ ความเป็นกรด. กรด คือ สารประกอบที่สามารถให้โปรตอนหรือไฮโดรเจนไอออน (H+) ในสารละลายที่เป็นน้ำ โดยเหลือประจุลบ (ไอออนที่มีประจุลบ) ที่เรียกว่าฐานคอนจูเกตและสร้างไฮโดรเนียม (H₃O+) ไอออนในน้ำ กรดแก่ เช่น HCl บริจาคโปรตอนของพวกเขาแม้ว่าสารละลายจะมีโปรตอนค่อนข้างสูงอยู่แล้วก็ตาม กรดอ่อนบริจาคในสารละลายที่ใกล้เคียงกับค่า pH เป็นกลาง ค่า 7.0

ฐาน เป็นสารประกอบที่สามารถรับโปรตอนหรือเทียบเท่าในสารละลายที่เป็นน้ำ บริจาคหมู่ไฮดรอกซิล (–OH)

ในขณะที่ pH หมายถึงการวัดความเป็นกรด (หรือความเป็นด่างหรือที่เรียกว่าความเป็นด่าง) แต่จริงๆ แล้วหมายถึง pouvoir ไฮโดรเจนเนม, หรือ "พลังของไฮโดรเจน" ในภาษาฝรั่งเศส ในด้านเคมี ตัว "p" ตัวเล็กเป็นตัวดำเนินการที่หมายถึง "เอาลอการิทึมลบของ"

นอกเหนือจากทางคณิตศาสตร์แล้ว ยังเป็นมาตราส่วนที่บีบอัดช่วงกว้างของความเข้มข้นของไฮโดรเนียมและไฮดรอกไซด์ที่พบในน้ำให้เป็นระดับที่วิ่งจาก 0 ถึง 14 เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติ

สารละลายที่มีค่า pH 1.0 มีความเป็นกรดสูงและมี [H⁺] ความเข้มข้นสูงกว่าสารละลายที่มี pH 2.0 ถึง 10 เท่า สูงกว่าสารละลายที่มี pH 3.0 และ 1,000 เท่า 100 เท่า สูงกว่าสารละลายที่มีค่า pH 4.0 ถึงเท่าตัว นี่เป็นเพราะคุณสมบัติของลอการิทึม ดังที่คุณเห็นใน ตัวอย่าง.

สูตร pH ส่วนใหญ่มักจะถือว่ารูปแบบ pH = –log[H⁺] โดยที่ [H+] คือความเข้มข้นเป็นโมลต่อลิตร (โมล/ลิตร หรือ M) มีสูตรเทียบเท่าสำหรับความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน:

pOH = –[OH^–]

ตัวอย่าง: pH ของสารละลายที่มี [H. เป็นเท่าใด⁺] จาก 2.8 × 10^–3 ม?

pH = –log[2.8 × 10^–3] = 2.55

น้ำมีค่า pH 7.0; สำหรับไอออน H+ ทุกตัวที่ "หลุด" OH. หนึ่งตัว^– ไอออนที่มีอยู่เพื่อให้สมดุลออก น้ำเป็นเช่นนั้น แอมโฟเทอริกหรือสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งกรดและเบสได้ (ทั้งที่ก็ไม่ได้ "ดี" เป็นพิเศษแต่อย่างใด)

ดิ น้ำแตกตัวเป็นไอออนในตัวเอง แสดงโดยนิพจน์ K_w= [H₃O+][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴, โดยที่ K_w คือค่าคงตัวของน้ำ เพราะ pK_w= –log[K_w] และ K_w เป็นค่าคงที่ 1.0 × 10⁻¹⁴, pK_w = 14 ซึ่งกำหนดมาตราส่วน pH ที่มีตัวเลขแปลก ๆ

โดยทั่วไปแล้ว K_w ถูกแทนด้วยค่าคงที่การแยกตัวของกรด Kซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละสายพันธุ์

คุณไม่จำเป็นต้องทำปัญหา pH หรือ pK ปัญหาเกี่ยวกับน้ำในหัวของคุณ คุณสามารถใช้ฟังก์ชันบันทึกของเครื่องคิดเลขมาตรฐาน หรือไปที่หน้าที่คล้ายกันในแหล่งข้อมูลที่อนุญาต คุณป้อนค่า pH ที่แตกต่างกันสำหรับกรดต่างๆ ที่มีความเข้มข้นต่างกันใน สารละลาย.