Hidrojen İyon Konsantrasyonu Nasıl Hesaplanır

Hidrojen iyon konsantrasyonu bize verilen herhangi bir çözeltinin ne kadar asidik veya bazik olduğunu söyler. Daha fazla hidrojen iyonu? Daha asidik. Daha az hidrojen iyonu? Daha temel. Oldukça basit, değil mi? Hidrojen iyon konsantrasyonunun nasıl tanımlanacağına ve hesaplanacağına bir göz atalım. İlk olarak, suda hidrojen iyonlarını ve hidroksit iyonlarını nasıl elde ettiğinizi göreceksiniz.

Su küçük bir ölçüde kendi kendine iyonlaşır:

Bu bir basitleştirmedir, çünkü çözeltide aslında serbest hidrojen iyonları yoktur. Bu aslında şöyle görünüyor:

Hidrojen bağı yoluyla, hidrojen iyonu bir su molekülü ile birleşerek H'yi oluşturur.₃Ö⁺veya hidronyum. Böylece hidrojen iyonu konsantrasyonunu hesaplarken hidronyum iyonu konsantrasyonunu da hesaplamış olursunuz.

Su için, su iyonu ürünü veya K_w bize H konsantrasyonunu söyler⁺ veya H₃Ö⁺ ve OH konsantrasyonu^- veya hidroksit iyonları.

25 santigrat derecede, deneysel olarak belirlenen K değeri_W 1.0 x 10^-14 M².

Ayrışma ve K bilginizi nasıl kullanabileceğinize bir göz atalım.

Güçlü bir asit, mevcut hidroksit iyonlarına göre hidrojen iyonu konsantrasyonunu arttırır.

Bir örnek HCl'dir:

HCl kuvvetli bir asit olduğu için suda tamamen ayrışır. Diyelim ki 1.5M HCl solüsyonunuz var. Hidrojen iyon konsantrasyonu nedir?

Pekala, bu oldukça basit ve herhangi bir matematik gerektirmiyor! Asit tamamen ayrıştığı için hidrojen iyon konsantrasyonu çözeltinin molaritesiyle aynıdır. Bu durumda bu, hidrojen iyonlarının konsantrasyonu veya [H⁺], 1.5M'dir.

Güçlü bir baz ise hidrojen iyonlarından daha fazla hidroksit iyonuna sahiptir. Diyelim ki 0.1M'lik bir NaOH çözeltiniz var. H konsantrasyonu nedir⁺ bu durumda? Şimdi, K bilginizi kullanmanız gerekecek._W.

Biliyorsunuz ki bu güçlü baz tamamen ayrıştığından, hidroksit veya OH- konsantrasyonu, çözeltinin molaritesine eşittir. [OH-] = 0.1 M.

Yani,

[H+] için çözerek şunları elde edersiniz:

Bu mantıklı! Bazik bir çözelti olduğu için hidrojen iyonlarından çok daha fazla hidroksit iyonu vardır.

Şimdi, hidrojen iyonu konsantrasyonunu tartışmak için her zaman bilimsel gösterimle uğraşmak biraz zahmetlidir. Bunun yerine, bilim adamları pH ölçeğini kullanır.

İşte pH'ın tanımı:

pH, hidrojen konsantrasyonunun negatif günlüğüdür. P harfi, kelimenin tam anlamıyla negatif log anlamına gelir.

Böylece, 5.5'lik bir pH değeri verildiğinde, hidrojen iyonu konsantrasyonunu bulabilirsiniz:

Negatif ile dalmak ve ters logu almak size şunları sağlar:

Çözerek, şunları elde edersiniz:

pH = 5.5 olan bir çözeltinin hidrojen iyonu konsantrasyonu 3.2*10'dur.^-6M. Bakın, bu yüzden bir pH hakkında konuşmak, cevap olarak elde ettiğiniz uzun sayıdan çok daha kolaydır! 5.5'lik bir pH size asitlik hakkında bilgi verir ve gerekirse molariteyi hesaplayabilirsiniz.

Güçlü asitlerin hidrojen iyonlarının konsantrasyonunu hesaplamak, ayrıştıkları için yeterince kolaydır. tamamen çözelti içinde, zayıf asitlerdeki hidrojen iyonlarının konsantrasyonunu hesaplamak sadece biraz daha hileli. Bu asitler suda tamamen iyonlaşmazlar. Her asit, sulu bir çözeltide bir hidrojen iyonu kaybetme eğilimindedir. Daha güçlü bir asidin hidrojen iyonunu kaybetmesi, zayıf bir asitten daha olasıdır.

İyonlaşma reaksiyonları için denge sabitleri asit ayrışma sabitleri olarak adlandırılır (K_bir). Daha güçlü asitler daha yüksek K'ya sahiptir_bir zayıf asitler daha düşük K'ya sahipken_bir. Şimdi, tıpkı H yerine pH'a geçiş yaptığınız hidrojen iyonu konsantrasyonunda olduğu gibi, bilim adamları pK kullanıyor_bir Bir asidin ne kadar güçlü veya zayıf olduğunu belirtmek için. Proton kaybetme eğilimi daha yüksek olduğu için asit daha güçlüdür ve dolayısıyla pK_bir daha küçük.

• pKa değeri ne kadar yüksekse asit o kadar zayıftır; pKa değeri ne kadar düşükse asit o kadar güçlüdür.