Важко жити в сучасному світі, не чуючи посилань на кислоти, які часто зображуються у фармацевтичній та інші рекламні матеріали, як агресивні речовини, спрямовані на стирання та пошкодження всіляких речей, від шкіри до одягу та до меблі. Ви, безсумнівно, бачили рекламу продуктів, що називаються антацидами, які призначені для боротьби з впливом кислоти, що виробляється в шлунку.
Кислоти мають різний ступінь міцності або кислотності. Химерний, але принципово простий масштаб, відомий як шкала рН - це показник того, наскільки кислий водний розчин, або, в іншому обрамленні того самого хімічного сценарію, наскільки він основний або лужний.
Щоб визначити рН водного розчину (тобто речовини, розчиненої у воді), потрібно знати лише концентрацію іонів водню (Н+) у цьому розчині, або його молярність. Але крім рН, що взагалі таке молі, молярність та кислоти?
Факти про кислоти та основи
Кислоти - це молекули, здатні віддавати протони. Простий приклад - соляна кислота, HCl. Ця молекула легко віддає свій компонент Н + у водному розчині і є а
Сильні кислоти мають низькі значення рН. Вода нейтральна, з рН 7; сильний бази, або акцептори протонів (такі як гідроксид натрію, NaOH) мають високі значення рН, деякі близько 14,0.
Родимки та молярність
Для кислотно-лужної хімії доцільніше вимірювати концентрацію розчиненої речовини в родимки, або окремі частинки (наприклад, атоми, молекули) на одиницю об’єму, а не на масу на одиницю об’єму. Це пов’язано з тим, що атоми реагують між собою у відомих пропорціях, не пов’язаних з атомною масою.
Один моль (1 моль) чого-небудь дорівнює 6,02 × 1023 частинки; 1 моль в обсязі 1 л має молярність 1,0. Таким чином, 6 моль NaCl у 8 л водного розчину має молярність 6 моль / 8 л = 0,75; 6 моль набагато масивнішої молекули аденозинтрифосфату, розчиненої у 8 л, має більшу масу, але має однакову молярність, 0,75 М.
Що таке формула рН?
Рівняння рН найчастіше записують у формі
pH = -log_ {10} [H ^ {+}]
Тут кількість у дужках - це молярність іонів Н + у розчині. Таким чином, якщо ви знаєте молярність, ви можете отримати значення рН і навпаки.
Приклади розрахунків рН
Щоб перейти від молярності до рН, використовуйте свій калькулятор або подібний інструмент, щоб взяти логарифм до основи 10 (основи за замовчуванням) молярності, поверніть знак назад, щоб отримати позитивне значення, і все готово!
Приклад: Якщо молярність водного розчину становить 6,3 × 10-5 М, що таке рН?
рН = −log [6,3 × 10-5] = 4.2.
Ви також можете розрахувати концентрацію за рН та рКа, остання походить від константа дисоціації кислотиКа. Чим вище Ка для певної кислоти тим сильнішою вона є. PKа для будь-якої кислоти - це рН, при якому половина кислоти була іонізована (тобто коли половина «кислих» протонів була вивантажена в розчин).
Рівняння інтересу відоме як Рівняння Хендерсона-Хассельбаха і написано:
pH = pKa + log_ {10} \ dfrac {[A ^ {-}]} {[HA]}
Це означає, що з урахуванням рК кислотиа і відносну концентрацію аніону і "інтактної" кислоти, можна визначити рН. Ка значення можна легко знайти в Інтернеті, і ви можете знайти pKa, використовуючи ту саму операцію, що і для pH, якщо її також немає в списку.
Інтернет-калькулятор pH та pOH
Інформаційний веб-інструмент, що дозволяє визначити рН різних кислотних та основних розчинів, див. У “Ресурсах”. Ви можете використовувати це, щоб відчути взаємозв'язок між різними концентраціями кислоти, концентрацією та рН.