Шкала рН коливається від 0 до 14 і є мірою кислотності або лужності. У класі чи лабораторії знання рН речовини має багато переваг. За допомогою рН можна визначити, що таке речовина і як вона буде реагувати за певних обставин.
Він також може бути використаний для визначення концентрації іонів гідронію або гідроксиду, що може призвести до визначення концентрації інших іонів у розчині.
Ви можете використати рівняння рН нижче, щоб виконати розрахунок для невідомих.
Іони водню (Н +) у водних розчинах утворюють зв’язки з молекулами води, утворюючи іони гідронію (Н3О +).
2 H2O ==> H3O + + OH−
Рівняння рН
Наступне рівняння є фундаментальним та корисним елементом хімії, і його можна розглядати як певний калькулятор рН. Якщо ви знаєте рН, ви можете визначити концентрацію іонів гідронію, і навпаки, ви можете визначити рН, якщо знаєте концентрацію іонів гідронію.
pH = - log [H3O +]
РН розчину дорівнює негативному логарифму концентрації іонів гідронію (H3O +).
Приклад 1: Знайдіть рН від [H3O +].
У 1,0 л зразку 0,1 М соляної кислоти (HCl) концентрація іонів гідронію становить 1 × 10-1. Що таке рН?
pH = - log [H3O +]
pH = - log (1 × 10-1 )
рН = - (- 1)
рН = 1
Перетворення рН
Приклад 2: Знайти [H3O +] від рН
Якщо рН розчину 4,3. Яка концентрація іонів гідронію?
Першим кроком є переставити рівняння:
[H3O +] = 10−pH
[H3O +] = 10−4.3 [H3O +] = 5,01 × 10-5
Приклад 3: Що робити, якщо це база?
Використовуйте константу іонного продукту для води (Kw).
КВт = 1 × 10-14 = [H3O +] × [OH]
[H3O +] = (1 × 10-14 ) / [OH-]
Яким є рН розчину, якщо [OH-] = 4,0 х 10-11 М?
Крок 1
[H3O +] = (1 × 10-14 ) / [OH-]
[H3O +] = (1 × 10-14 ) / (4,0 х 10-11 )
[H3O +] = 0,25 × 10-3
Крок 2
pH = - log [H3O +]
pH = - log (0,25 × 10-3 )
рН = - (- 3,60)
рН = 3,60
Видатні постаті
Незважаючи на те, що правила визначення значущих показників є досить жорсткими, розрахунки рН дещо особливі тим, що лише цифри до праворуч від десяткової вважаються сиг фігами!
Постійна дисоціації кислоти (Ka)
Константа дисоціації кислоти - це частина кислоти в іонізованій формі. Слабкі кислоти мають малий Kа значення, оскільки більша частина кислоти залишається недисоційованою. Вугільна кислота є гарним прикладом слабкої кислоти. Рівняння рівноваги:
H2CO3 (aq) ↔ HCO3 (aq) − + Н+ (aq) Kа = 4,3 х 10-7
Оскільки вугільна кислота є дипротоновою кислотою, і може віддавати ще одну Н+, друге рівняння дисоціації:
HCO3(aq)− ↔ CO32−(aq) + H+ (aq) Kа = 4,8 х 10-11
Сильні кислоти мають великі константи дисоціації; вони повністю дисоціюють у воді. Азотна кислота є гарним прикладом сильної кислоти. Рівняння рівноваги для азотної кислоти:
HNO3 (aq) ↔ НІ2− + Н+ Ка = 40
Kа значення 40 є істотно більш значним, ніж значення вугільної кислоти, яка становила 4,3 х 10-7.