Ο σταθερά ιονισμού δίνει Νερό(Kw), Ο δυναμικό υδρογόνου(pH) είναι το υδροξυλονικό δυναμικό (pOH) αυτοί είναι μέτρα σημαντικό για υπολογισμούς που αφορούν χημική ισορροπία σε όξινα και βασικά διαλύματα, καθώς και στον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των ιόντων Η+ και ω- των εν λόγω λύσεων.
Τι είναι το Kw;
Το ιοντικό προϊόν του νερού, ή Kw (αυτό βπου σημαίνει νερό - το νερό, στα Αγγλικά), είναι η σταθερά που χρησιμοποιείται για την αναπαράσταση του ισορροπία που δημιουργείται από τον αυτο-ιονισμό του νερού. Ακόμα και με πολύ μικρό ρυθμό, το νερό ιονίζει παράγοντας ιόντα Η+ και ω-, σύμφωνα με την ακόλουθη χημική εξίσωση:
Αναλύοντας την εξίσωση, συνειδητοποιούμε ότι όταν το ιονισμός από ένα μόριο καθαρού νερού δημιουργείται ένα ιόν Η.+ και ένα ιόν ΟΗ-, αυτό είναι το Η συγκέντρωση αυτών των ιόντων θα είναι πάντα η ίδια. Ακόμη και όταν υπάρχει αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία προκαλεί αύξηση του ρυθμού ιονισμού, οι συγκεντρώσεις παραμένουν οι ίδιες.
Διαβάστε επίσης:Ενέργεια ιονισμού
Με βάση πειραματικές μετρήσεις, υπολογίστηκε η συγκέντρωση των ιόντων Η+ και ω- (προκύπτει από τον αυτο-ιονισμό του νερού) στους 25 ° C και την τιμή του 1. 10-7 φίλη αλήτη. Αυτό είναι, συνολικά 1 δισεκατομμύριο μόρια νερούμόνο δύο υποβάλλονται σε ιονισμό. Αυτό δείχνει ότι το καθαρό νερό έχει χαμηλό βαθμό ιονισμού και εξηγεί το πολύ χαμηλό Ηλεκτρική αγωγιμότητα καθαρού νερού.
Λαμβάνοντας υπόψη αυτό που παρουσιάστηκε παραπάνω, μπορούμε να γράψουμε το έκφραση της σταθεράς ισορροπίας νερού:
Χρήση τιμών συγκέντρωσης ιόντων Η+ και ω- στους 25 ° C, μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή του Κw:
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, αυτή η τιμή κβ αλλάζει με την αύξηση της θερμοκρασίας, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα:
Τ (° C) |
κβ |
10 |
0,29. 10-14 |
20 |
0,68. 10-14 |
25 |
1,00. 10-14 |
30 |
1,47. 10-14 |
40 |
2,92. 10-14 |
60 |
9,40. 10-14 |
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό το θέμα, διαβάστε το κείμενό μας: Προϊόν ιονικού νερού.
Τι είναι το pH και το pOH;
το αρκτικόλεξο pH που σημαίνει δυναμικό υδρογόνου και δημιουργήθηκε από τον δανικό βιοχημικό Σόρεν Σόρενσεν, το 1909, για τη διευκόλυνση της εργασίας με το συγκεντρώσεις ιόντων υδρογόνου [Χ+], που εκφράζονται συνήθως σε δεκαδικά ψηφία. Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό το θέμα, διαβάστε το κείμενό μας: Τι είναι το pH;
Αυτό το είδος σημειογραφίας υποδεικνύει το περιεχόμενο ιόντων Η+ παρόν στο διάλυμα και ορίζεται από τη μαθηματική έκφραση:
Ομοίως, μπορούμε να ορίσουμε το ρΟΗ ή υδροξυλονικό δυναμικό, το οποίο μας λέει Περιεκτικότητα σε ιόντα ΟΗ- παρόν στο διάλυμα. Η μαθηματική του έκφραση είναι:
Σε ένα υδατικό διάλυμα θα υπάρχουν πάντα ιόντα Η+ και ω- (λόγω του ιονισμού που υφίσταται το νερό) που θα χρησιμοποιηθεί για να χαρακτηρίσει ένα διάλυμα στο όξινο ή βασικός. Τα περισσότερα ιόντα Η+ υπάρχει στη λύση, τόσο πιο όξινο θα είναι. Κατά συνέπεια, η παρουσία ιόντων ΟΗ- στη λύση θα το καταστήσει πιο βασικό. Εάν υπάρχει ισορροπία στην ποσότητα αυτών των ιόντων, η λύση θα ταξινομηθεί ως ουδέτερος.
κλίμακα pH
Η κλίμακα pH εμφανίζεται με τιμές που κυμαίνονται από 0 έως 14 (τιμές μετρούμενες στους 25 ° C). Δείτε την κλίμακα pH στην παρακάτω εικόνα:
Όσο χαμηλότερο είναι το pHτης λύσης,μεγαλύτερη είναι η οξύτητά του, και όσο πιο κοντά στο τέλος της κλίμακας, δηλαδή, πιο κοντά στο 14, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βασικός χαρακτήρας της. Για παράδειγμα, ο χυμός λεμονιού έχει pH 2, ενώ τα λευκαντικά έχουν pH 12.
Πώς να υπολογίσετε το pH και το pOH
γνωρίζοντας το συγκέντρωση ιόντων, μπορούμε υπολογίστε τις τιμές του pH και pOH των διαλυμάτων και, γνωρίζοντας τις πιθανές τιμές, υπολογίζουμε το συγκέντρωση ιόντων σε διαλύματα. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες εκφράσεις:
Ας πάμε στα παραδείγματα:
Παράδειγμα 1
Αν θέλουμε να μάθουμε το pH ενός διαλύματος με [H+] = 0,001 mol / L, απλώς χρησιμοποιήστε τον τύπο που παρουσιάστηκε προηγουμένως:
Παράδειγμα 2
Τώρα, για να μάθετε ποια είναι η συγκέντρωση του OH- μιας λύσης με pOH = 5, απλώς αντικαταστήστε την τιμή στον ακόλουθο τύπο:
Εάν εφαρμόσουμε την ίδια κλίμακα δυναμικού για την ιοντική ισορροπία του νερού, θα έχουμε:
Όπως αναφέρθηκε, στους 25 ° C, Kw = 10-14. Ως εκ τούτου:
Με αυτό, μπορούμε να υπολογίσουμε το pOH ενός διαλύματος με βάση το pH του. Εάν έχουμε ένα διάλυμα με pH 3, τότε το pOH του θα είναι 11.
Μάθετε περισσότερα: Ουδέτερα, όξινα και βασικά μέσα
λύσεις ασκήσεις
Ερώτηση 1 (UEFS-BA) Η συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ–(εδώ) σε ένα δεδομένο διάλυμα υδροξειδίου του αμμωνίου, στους 25 ° C, είναι ίσο με 1,10–3 φίλη αλήτη. Το pOH αυτής της λύσης είναι:
α) 0
β) 1
γ) 3
δ) 11
ε) 13
Ανάλυση: Γράμμα Γ. Εάν έχουμε [OH–] = 10–3 mol / L, έτσι το pOH σας θα είναι ίσο με 3.
Κοίτα:
Ερώτηση 2 (UEA-AM) Εξετάστε τις ακόλουθες πληροφορίες, που λαμβάνονται από μια ετικέτα μεταλλικού νερού στην πόλη Porto Seguro (BA):
νιτρικά 1,45 mg / L
pH στους 25 ° C 4,51
Αυτό το μεταλλικό νερό είναι
α) όξινο και έχει [H+] –].
β) όξινο και έχει [Η+]> [ΟΗ–].
γ) ουδέτερο και έχει [H+] = [ΟΗ–].
δ) βασικό και έχει [H+]> [ΟΗ–].
ε) βασικό και έχει [H+] –].
Ανάλυση: Γράμμα Β. Καθώς το pH του μεταλλικού νερού που αναφέρεται στην ετικέτα είναι μικρότερο από 7, μπορούμε να πούμε ότι είναι ένα όξινο διάλυμα και, συνεπώς, η συγκέντρωση των ιόντων Η+ είναι μεγαλύτερο από το OH-.
Ερώτηση 3 (UEA-AM) Ένας τρόπος για την ταχεία παραγωγή αέριου υδρογόνου στο εργαστήριο είναι με αντίδραση μεταλλικού ψευδαργύρου σε σκόνη με υδροχλωρικό οξύ (HCl), σε συγκέντρωση 1,0 mol / L:
Zn (s) + 2 HCl (υδ) → ZnCl2 (υδ) + Η2 (σολ)
Λαμβάνοντας υπόψη ότι το υδροχλωρικό οξύ είναι 100% ιονισμένο και ότι το διάλυμα είναι στους 25 ° C, είναι σωστό να δηλώνεται ότι το pH του διαλύματος υδροχλωρικού οξέος που αναφέρεται στο κείμενο είναι
- 0
- 1
- 3
- 13
- 14
Ανάλυση:Γράμμα Α. Μπορούμε να υπολογίσουμε το pH του διαλύματος χρησιμοποιώντας τη συγκέντρωση του HCl που αναφέρεται στο κείμενο, καθώς, καθώς είναι 100% ιονισμένο, η συγκέντρωση του [H+] θα είναι το ίδιο, γιατί για κάθε ιονισμένο μόριο HCl, ένα ιόν Η+ θα δημιουργηθεί. Ως εκ τούτου:
Από τον Victor Ferreira
Καθηγητής Χημείας