Koncept og bestemmelse af pH og pOH

pH repræsenterer det hydrogenioniske potentiale, og pOH er opløsningens hydroxyioniske potentiale.

Disse er logaritmiske skalaer, der bruges til at måle den sure og basiske karakter af en prøve.

Værdierne, der sammensætter dem, spænder fra 0 til 14 og blev opnået fra den ioniske balance i vand.

En neutral opløsning har en pH-værdi på 7. Værdier under 7 klassificerer opløsningerne som sure, mens opløsningerne efter 7 er basiske.

Med pH-værdien er det muligt at finde den tilsvarende på pOH-skalaen bare ved at foretage en subtraktion.

Ionisk vandbalance

Et vandmolekyle har evnen til at ionisere i henhold til ligningen:

lige H med 2 afskrift lige O med venstre parentes lige 1 højre parentes afskrift afslutning af afskrift harpun højre over harpun venstre lige mellemrum H med parentes venstre aq højre parentes abonnement slutning af abonnement med mere overskrift plads mere OH plads med venstre parentes aq højre parentes abonnement slutning af abonnement med minus kuvert

Her har vi en ionisk balance, fordi processen er reversibel, og ionerne kan også komme sammen og danne et vandmolekyle igen.

En anden måde at demonstrere den balance, der opstår, er gennem autoionisering.

tabel række med fed H fed mindre fed O række med blank blank blank blank række med blank blank blank blank slutning af tabel tabel plads række med celle med plads mere plads slutningen af celle række med blank række med blank ende af tabel tabel række med fed H fed mindre fed O fed mindre fed H række med tomt tomt tomt felt med tomt tomt tomt tomt slutning af tabel række med celle med mellemrum harpun plads til højre om harpun venstre plads plads plads ende af celle række med blank række med blank ende af plads plads åbne firkantede parenteser tabel række med celle med tabel række med fed H fed mindre fed Den mindre fed fed H slutningen af tabellen slutningen af celle række ned pil rækken fed H slutningen af tabellen lukker firkantede parenteser bordplads række med mere række med blank række med tom ende af tabel tabel række med celle med fed OH til kraften af fed minus slutningen af celle række med blank række med blank slutningen af bordet

Et vandmolekyle genererede hydroniumioner (H₃O⁺og hydroxyl (OH^-) gennem afbrydelse af et andet molekyle.

2 lige H med 2 tegn lige O med venstre parentes lige 1 højre parentes plads abonnement slutning af harpun abonnement til højre omkring harpun venstre lige mellemrum H med 3 lige abonnement O med venstre parentes aq højre parentes abonnement slutning af abonnement med mere overskrift plads mere plads OH med venstre parentes aq højre parentes abonnement slutning af abonnement med mindre overskrift

Ionisk produkt af vand (K_w)

Konstanten for den ioniske balance af vand er:

instagram story viewer

lige K med lige c abonnementsrum svarende til tæller plads venstre beslag lige H med 3 lige abonnement O til styrken af plus højre firkantede parentes plads. mellemrum venstre firkant parentes OH til styrken af minus højre firkant parentes plads over nævneren venstre firkantede parentes H med 2 firkantede underskrifter Den højre firkantede parentes kvadreret plads slutningen af brøkdel

Da vand er en ren væske, tages dets koncentration som 1 og forstyrrer ikke den konstante værdi. Derfor bliver udtrykket:

lige K med lige c abonnementsplads. mellemrum venstre firkantet parentes H med 2 lige underskrift Den højre firkantede parentes kvadratisk lig venstre firkantede parentes H med 3 firkantede undertegn O til styrken af plus højre firkantede parentes plads. mellemrum venstre firkantet parentes OH til styrken af minus højre firkantet parentes plads firkantet plads K med lige c tegningsrum. mellemrum 1 kvadrat er lig med venstre firkantede parentes H med 3 kvadratiske abonnement O til styrken af plus højre firkantede parentes plads. mellemrum venstre firkantet parentes OH til styrken af minus højre firkantet parentes plads firkantet plads K med lige c abonnementsrum svarende til venstre firkantet parentes H med 3 lige abonnement O til styrken af plus firkantet parentes rigtige plads. mellemrum venstre firkantet parentes OH til styrken af minus højre firkantet parentes pladsplads

O ionisk produkt af Vand é venstre firkantede parentes H med 3 firkantede tegn O til styrken af plus højre firkantede parentes plads. venstre firkantede parentes plads OH til styrken af minus højre firkantede parentes .

Dette udtryk modtager symbolet K_w (W kommer fra det engelske ord water - vand) og ligesom ligevægtskonstanten varierer det med temperaturen.

lige K med lige w abonnementsrum svarende til venstre beslag lige H med 3 lige abonnement O til styrken af plus højre parentes plads. venstre firkantede parentes plads OH til styrken af minus højre firkantede parentes

kW og temperatur — Kilde: K. W. Whitten et al. Generel kemi. 6. red. Orlando, Saunders, 2000. P. 755.

Bestemmelse af pH og pOH

Ved en temperatur på 25 ° C er det ioniske produkt af vand:

lige K med lige w abonnementsrum svarende til mellem parentes venstre lige lige H med 3 abonnement lige O til kraften af plus højre parentes plads. mellemrum venstre firkantet parentes OH til styrken af minus højre firkantet parentes plads er lig med plads 1 komma 0 mellemrum. mellemrum 10 til styrken minus 14 ende af eksponentiel

Ved ionisering af rent vand blev 1 mol H₃O⁺ dannes med 1 mol OH^- .

Snart, venstre firkantede parentes H med 3 firkantede tegn O til styrken af plus højre firkantede parentes plads lig med mellemrum venstre firkant parentes OH til styrken af minus højre firkant parentes plads er lig med 1 komma 0 mellemrum. mellemrum 10 til styrken af minus 7 ende af det eksponentielle molrum divideret med lige L

Da disse værdier er ekstremt lave, blev det besluttet at bruge værdierne for cologaritmer, der svarer til logaritmen med et skiftet tegn.

pX er lig med collog lige mellemrum X mellemrum er lig med rum minus log plads lige mellemrum X er lig med tæller 1 over nævneren log lige mellemrum X slutning af brøk

Anvendelse af cologaritme på det ioniske produkt af vand skal vi:

tabel række med celle med - log [lige H til styrken af mere parentes højre lige plads i boksramme luk ramme slutningen af celle blank celle med mindre plads log plads venstre firkantet parentes OH til kraften i mindst højre firkantede parentes plads i boksrammen tæt rammeenden af cellen lig med celle med mindre plads log plads lige K med lige w abonnent ende af celle række med pH plus celle med pOH plads ende af celle lig med 14 slutningen af bord

Vi kan observere, at: hvis vi kender pH i en opløsning, kan pOH-værdien findes ved at trække den første værdi fra 14.

Surhedsgrad og basalitet af løsninger

Neutral opløsning: koncentrationen af hydroniumioner er lig med hydroxylkoncentrationen.

[H₃O⁺] = 1,0. 10^-7 mol / l	pH = 7
[åh^-] = 1,0. 10^-7 mol / l	pOH = 7

Eksempel: rent vand.

syreopløsning: koncentrationen af hydroniumioner er større end hydroxylkoncentrationen.

[H₃O⁺] 1,0. 10^-7 mol / l	pH 7
[åh^-] 1,0. 10^-7 mol / l	pOH 7

Eksempel: sodavand, citron og tomat.

grundlæggende løsning: koncentrationen af hydroxyler er større end hydroniumionernes.

[H₃O⁺] 1,0. 10^-7 mol / l	pH 7
[åh^-] 1,0. 10^-7 mol / l	pOH 7

Eksempel: æg, sæbe og blegemiddel.

pH-beregning

Konceptet med hydrogenpotentiale blev skabt af den danske kemiker Peter Lauritz Sorensen (1868-1939) for at udtrykke surhedsgraden i en opløsning gennem koncentrationen af H⁺.

Se nedenstående tabel, der viser ionisering af a syre:


Indledende molaritet	0,020	0	0
ionisering	0,001	0,001	0,001
Molaritet i balance	0,019	0,001	0,001

I eksemplet har vi, at koncentrationen af H-ioner⁺ é 0,001. Derfor er opløsningens pH:

[H⁺] = 0,001 = 10^-3

pH = - log 10^-3 = 3

Da opløsningens pH er mindre end 7, er denne opløsning sur.

Resume af pH og pOH

Definitioner	pH: opløsning af hydrogenion.
pOH: opløsningens hydroxylioniske potentiale.
generel formel	pH + pOH = 14
Løsninger	Neutral	pH = pOH = 7
sure	pH pOH> 7
grundlæggende	pOH pH> 7
pH-beregning	pH = - log [H⁺]
Beregning af pOH	pOH = -log [OH^-]

Øvelser på pH og pOH

1. (FMTM) pH i mavesaft, en vandig opløsning af saltsyre (HC2), er ca. 2. Derfor er massen i gram HC2, der findes i hver liter mavesaft

Data: Molmasser (g / mol) H = 1, C2 = 35,5

a) 7,3 · 10^-2
b) 3,65 · 10^-1
c) 10^-2
d) 2
e) 10

Se svar

Korrekt alternativ: b) 3.65 · 10^-1.

1. trin: beregne koncentrationen af H-ioner⁺.

pH-plads svarende til mellemrum 2 mellemrum dobbeltpil til højre parentes venstre firkant lige H til styrken af plus højre firkantede parentesrum svarende til mellemrum 10 til minus 2 effektenden af eksponentielt molrum divideret med lige L

space space HCl space space space space space right arrow space space space space straight H to the power of more space space space slutningen af det eksponentielle rum plus pladsrummet Cl til effekten af minus 10 til effekten af minus 2 enden af det lige eksponentielle M-pladsrum space space space space 10 til minus 2 ende af lige eksponentiel M space space space 10 til minus 2 ende af lige eksponentiel M

2. trin: beregne molmassen af HCI.

stack attributter charalign center stackalign højre slut attributter række 1 komma 0 intet venstre parentes lige H højre parentes slut række række plus 35 komma 5 intet tilbage parentes Cl højre parentes slut række vandret linie række 36 komma 5 intet venstre parentes HCl højre parentes slut række slut stak

3. trin: beregne massen af saltsyre i hver liter mavesaft.

lige C med lige m abonnentrum svarende til plads tæller lige m over nævneren lige M mellemrum. lige mellemrum V ende af fraktion 10 til effekten af minus 2 ende af eksponentielt molrum divideret med lige L mellemrum lig med plads lige tæller m over nævneren 36 komma 5 lige mellemrum g divideret med mol plads. mellemrum 1 lige L-ende af fraktion lige m plads svarende til rum 10 til effekten af minus 2 ende af eksponentiel vandret stribet rum over mol divideret med lige L-ende af stribet rum. mellemrum 36 komma 5 lige mellemrum g divideret med vandret strejke over molenden af strejkeområdet. mellemrum 1 vandret linje lige L lige m plads svarende til mellemrum 3 komma 65 mellemrum. mellemrum 10 til styrken af minus 1 ende af den lige eksponentielle g

2. (UEMG) Flere rengøringsprodukter har ammoniak i deres sammensætning. Etiketten på et af disse produkter angiver pH = 11. Dette betyder, at koncentrationen af hydroxoniumkationer og hydroxylanioner i dette produkt er henholdsvis:

til 1. 10^-3 og 1. 10^-11
b) 1. 10^-11 og 1. 10^-7
c) 1. 10^-11 og 1. 10^-3
d) 1. 10^-11 og 1. 10^-11

Se svar

Korrekt alternativ: c) 1. 10^-11 og 1. 10^-3.

a) forkert. Disse koncentrationer svarer til en opløsning med pH = 3.

venstre firkantede parentes H til styrken af plus højre firkantede parentes plads er lig med plads 1.10 til effekten af minus 3 slutningen af eksponentiel pH-plads er lig med plads minus plads log plads venstre firkantede parentes H til styrken af plus højre firkantede parentes pH-plads er lig med plads minus plads logplads 1,10 til effekten af minus 3 slutningen af eksponentiel pH-plads er lig med plads 3

venstre firkantede parentes OH til effekten af minus højre firkantede parentes plads er lig med plads 1.10 til effekten af minus 11 slutningen af eksponentiel pOH plads er lig med plads minus plads log plads venstre firkantede parentes OH til styrken af minus højre firkantede parentes pOH plads svarer til plads minus plads log plads 1.10 til effekten af minus 11 slutningen af eksponentiel pOH plads er lig med plads 11

b) forkert. Selvom koncentrationen af H⁺ angive, at opløsningens pH er 11, koncentrationen af OH-ioner^-er forkert, som det skal være 3, da: pOH = 14 - pH.

venstre firkantede parentes H til styrken af plus højre firkantede parentes plads er lig med plads 1.10 til effekten af minus 11 slutningen af eksponentiel pH-plads er lig med plads minus plads log venstre firkantede parentes H til styrken af plus højre firkantede parentes pH-plads er lig med minus minus rumlog 1,10 til effekten af minus 11 slutningen af eksponentielt pH-rum er lig med plads 11

venstre firkantede parentes OH til styrken af minus højre firkantede parentes plads er lig med plads 1.10 til effekten af minus 7 slutningen af eksponentiel pOH plads er lig med plads minus plads log plads venstre firkantede parentes OH til styrken af minus højre firkantede parentes pOH plads er lig med plads minus plads log plads 1.10 til effekten af minus 7 slutningen af eksponentiel pOH plads er lig plads 7

c) KORREKT. pH = 11 og pOH = 3, da pH + pOH = 14.

venstre firkantede parentes OH til styrken af minus højre firkantede parentes plads er lig med plads 1.10 til effekten af minus 3 slutningen af eksponentiel pOH plads er lig med plads minus plads log plads venstre firkantede parentes OH til effekten af minus højre firkantede parentes pOH plads er lig med plads minus plads log plads 1.10 til effekten af minus 3 ender af det eksponentielle pOH rum er lig plads 3

d) forkert. Selvom koncentrationen af H⁺ angive, at opløsningens pH er 11, koncentrationen af OH-ioner^-er forkert, som det skal være 3, da: pOH = 14 - pH.

3. (UFRGS) Hvilken af følgende vandige opløsninger har den højeste pH?

a) 0,1 mol / l NaOH
b) NaCl 0,5 mol / l
c) H₂KUN₄ 1,0 mol / l
d) 1,0 mol / L HCI
e) 0,2 mol / l KOH

Se svar

Korrekt alternativ: e) KOH 0,2 mol / L.

a) forkert. Opløsningen er basisk, da dens pH er større end 7, men den har ikke den højere pH af alternativerne.