Якщо ви хочете досягти успіху в хімії, вам слід зрозуміти кислоти та основи. Ви повинні не тільки розуміти, що це за сполуки і як вони поводяться в розчині, але й вміти працювати прості розрахунки рН та зрозуміти, чому поведінка сильних кислот спрощує розрахунки за їх участю речовини.
Для початку ви повинні знати, що в хімії, концентрація часто виражається в молях на одиницю об'єму, як правило, в літрах (моль / л), а не в одиницях маси на літр. Кількість грамів в 1 молі речовини можна визначити за молярними масами або молекулярними вагами складових атомів, наявних у періодичній системі елементів.
- Кількість моль / л зазвичай записується як єдиний символ М.
Що таке кислоти та основи?
Кислота - це сполука, яка виділяє протон у водному розчині. Цей протон іноді представляється у рівняннях як самостійний протон (H+) або як іон гідронію (протон плюс вода: H3О+). Інший компонент розчиненої кислоти називається кон’югованою основою. Загальна формула дисоціації кислоти - HA → H+ + А–, де– є спряженою основою.
Основи, навпаки, служать доповнювачами кислот: вони легко приймають протони, рівнозначні виділенню гідроксид-іонів (OH–) у водному розчині. Залишок дисоційованої бази називається кон'югована кислота, і часто є катіоном металу, таким як Na+.
Що таке рН в хімії?
РН, або "потужність водню", - це значення, загалом (але не математично), обмежене числовим діапазоном від 0 до 14,0. Кислі розчини мають низький рН, нейтральні розчини (наприклад, чиста вода) мають рН 7, а основні розчини мають вищий рН значення.
Математично рН - це лише мінус логарифму до основи 10 концентрації Н+ (або H3О+) іони: pH = –log10[H +]. Якщо у вас є калькулятор і ви обережно ставитесь до 10, ці розрахунки є простими.
Міцність кислот і основ
Сильна кислота - це та, яка легко віддає свої протони, і робить це навіть тоді, коли pH навколишнього середовища низький, а це означає, що навколо вже багато протонів. Слабкі кислоти не так легко віддають свої протони, стаючи значною дисоціацією лише тоді, коли рН наближається до нейтрального. Сильні основи, так само, легко віддають іони гідроксиду навіть у розчинах з високим рН.
Міцності кислоти та основ можуть бути присвоєні значення: pKа, або константа дисоціації кислоти, значення рН, при якому половина кислоти віддала свої протони, тоді як інша половина залишається в кон'югованому стані. (Бази мають, як ви вже здогадалися, pKb Таким чином, сильніші кислоти мають нижчий pKа значення.
Розрахунок рН соляної кислоти
Соляна кислота, або HCl, - загальновідома і поширена сильна кислота. Використання соляної кислоти включає лабораторії коледжу та середньої школи з хімії в усьому світі, а також безліч промислових та виробничих застосувань.
Приклад: Обчисліть рН 0,100 М розчину HCl.
Оскільки HCl є сильною кислотою, вона повністю іонізується, і рН HCl у розчині можна визначити з концентрації (молярності) іонів H +, за визначенням, рівної 0,100 М. (Кон'югована основа кислоти, яка є іоном хлориду Cl–, також мав би концентрацію 0,100 М.)
Таким чином, рН становить –log (0,100) = 1.000.
Очевидно, що більш високі значення молярності дають нижчі значення рН і навпаки для HCl (або будь-якої кислоти).
Інтернет-калькулятор рН для сильних кислот
Якщо вам не хочеться витягувати калькулятор і ви хочете дізнатись про хімічну поведінку кількох сильних кислот, див. Сторінку в Ресурсах.