Kw, pH, pOH: מושג, כיצד לחשב, תרגילים

ה קבוע יינון נותן מים(קוו), או פוטנציאל מימן(pH) זה ה פוטנציאל הידרוקסיוני (פו) הם אמצעים חשוב לחישובים הכוללים איזון כימי בתמיסות חומציות ובסיסיות, כמו גם בקביעת ריכוז יוני H⁺ ואה^- מהפתרונות המדוברים.

מה זה קוו?

התוצר היוני של מים, או קוו (זה wאומר מים - מים, באנגלית), הוא הקבוע המשמש לייצוג ה- איזון שנוצר על ידי יינון עצמי של מים. אפילו בקצב קטן מאוד, מים מייננים ייצור H⁺ ואה^-, על פי המשוואה הכימית הבאה:

מאזן מים יוני.

בניתוח המשוואה, אנו מבינים שכאשר ה- יינון ממולקולה של מים טהורים נוצר יון H.⁺ ויון OH^-, זה ה ריכוז היונים הללו תמיד יהיה זהה. גם כאשר יש עלייה בטמפרטורה, הגורמת לעלייה בקצב היינון, הריכוזים נשארים זהים.

קרא גם:אנרגיית יינון

בהתבסס על מדידות ניסיוניות, ריכוז יוני H חושב⁺ ואה^- (כתוצאה ממינון עצמי של מים) ב 25 מעלות צלזיוס וערך של 1. 10^-7 פְּרוּצָה. זה, בסך הכל כמיליארד מולקולות מים, רק שניים עוברים יינון. זה מראה שלמים טהורים יש מידת יינון נמוכה ומסביר את הנמוך מאוד מוליכות חשמלית של מים טהורים.

בהתחשב במה שהוצג לעיל, נוכל לכתוב את ביטוי של קבוע מאזן המים:

קבוע יינון מים (K_w).

שימוש בערכי ריכוז H יונים⁺ ואה^- ב 25 ° C, אנו יכולים לחשב את הערך של K_w:

כאמור, ערך זה של ק_w משתנה עם עליית הטמפרטורה, כפי שמוצג בטבלה שלהלן:

T (° C)	קw
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

למידע נוסף על נושא זה, קרא את הטקסט שלנו: מוצר מים יוניים.

מה זה pH ו- pOH?

ה- pH, או הפוטנציאל המימני היוני, קובע באמצעות סולם אם חומר הוא חומצי, בסיסי או ניטרלי.

ראשי התיבות pH אומר פוטנציאל מימן ונוצר על ידי הביוכימאי הדני סורן סורנסןבשנת 1909, כדי להקל על העבודה עם ריכוזי יון מימן [ח⁺], המתבטאים בדרך כלל במספרים עשרוניים. למידע נוסף על נושא זה, קרא את הטקסט שלנו: מה זה pH?

סוג זה של סימון מציין את תכולת ה- H יונים⁺ נוכח בפתרון ומוגדר על ידי הביטוי המתמטי:

באופן דומה, אנו יכולים להגדיר את pOH או פוטנציאל הידרוקסיליוני, שמספר לנו את תוכן יונים של OH^- נוכח בפתרון. הביטוי המתמטי שלה הוא:

בתמיסה מימית תמיד יהיו יונים של H⁺ ואה^- (בגלל היינון שסובלים מהמים) שישמשו לאפיון פתרון ב חומצי אוֹ בסיסי. ככל שיוני H יותר⁺ יש בתמיסה, כך היא תהיה חומצית יותר. כתוצאה מכך, נוכחותם של יוני OH^- בפתרון יהפוך אותו לבסיסי יותר. אם יש איזון בכמות היונים הללו, הפתרון יסווג כ- ניטראלי.

סולם pH

סולם ה- pH מוצג עם ערכים הנעים בין 0 ל -14 (ערכים הנמדדים ב- 25 מעלות צלזיוס). ראה את סולם ה- pH בתמונה למטה:

ככל שה- pH נמוך יותרשל הפיתרון,החומציות שלו גדולה יותר, וככל שקרוב יותר לסוף הסולם, כלומר קרוב יותר ל 14, כך יהיה אופיו הבסיסי גדול יותר. לדוגמא, למיץ לימון יש pH של 2 ואילו לאקונומיקה יש pH של 12.

כיצד לחשב pH ו- pOH

לדעת את ריכוז יונים, אנחנו יכולים לחשב את הערכים של pH ו- pOH של התמיסות, ויודעים את הערכים הפוטנציאליים, אנו מחשבים את ריכוז יונים בתמיסות. לשם כך משתמשים בביטויים הבאים:

בואו נלך לדוגמאות:

דוגמה 1

אם אנחנו רוצים לדעת את ה- pH של תמיסה עם [H⁺] = 0.001 mol / L, השתמש רק בנוסחה שהוצגה בעבר:

דוגמה 2

עכשיו, כדי לגלות מהו הריכוז של OH^- של פתרון עם pOH = 5, פשוט החלף את הערך בנוסחה הבאה:

אם אנו מיישמים את אותו קנה מידה של פוטנציאלים למאזן היוני של המים, יהיה לנו:

כאמור, ב 25 ° C, Kw = 10^-14. לָכֵן:

בעזרת זה אנו יכולים לחשב את ה- POH של תמיסה על סמך ה- pH שלה. אם יש לנו תמיסה עם pH של 3, אז ה- POH שלה יהיה 11.

יודע יותר: מדיה ניטרלית, חומצית ובסיסית

תרגילים נפתרו

שאלה 1 (UEFS-BA) ריכוז יוני OH^–_(פה) בתמיסת אמוניום הידרוקסיד נתונה, ב 25 מעלות צלזיוס, שווה ל- 1.10^–3 פְּרוּצָה. ה- POH של פתרון זה הוא:

א) 0

ב) 1

ג) 3

ד) 11

ה) 13

פתרון הבעיה: אות ג '. אם יש לנו [אה^–] = 10^–3 mol / L, כך שה- PO שלך יהיה שווה ל- 3.

תראה:

שאלה 2 (UEA-AM) שקול את המידע הבא, שהתקבל מתווית מים מינרליים בעיר פורטו סגורו (BA):

חנקתי 1.45 מ"ג / ליטר
pH ב 25 ° C 4.51

מים מינרליים אלה הם

א) חומצי ויש לו [H⁺] –].

ב) חומצי ויש לו [H⁺]> [אה^–].

ג) ניטראלי ויש לו [H⁺] = [אה^–].

ד) בסיסי ויש לו [H⁺]> [אה^–].

ה) בסיסי ויש לו [H⁺] –].

פתרון הבעיה: אות ב '. מכיוון שה- pH של מים מינרליים המופיעים על התווית נמוך מ- 7, אנו יכולים לומר שמדובר בתמיסה חומצית ולכן ריכוז יוני H⁺ הוא גדול יותר משל OH^-.

שאלה 3 (UEA-AM) אחת הדרכים לייצר במהירות מימן גזי במעבדה היא באמצעות תגובה של אבץ מתכתי אבקתי עם חומצה הידרוכלורית (HCl), בריכוז של 1.0 מול / ליטר:

Zn (s) + 2 HCl (aq) _→ ZnCl₂ (aq) + H₂ (ז)

בהתחשב בכך שהחומצה ההידרוכלורית מיוננת ב 100% וכי התמיסה היא בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, נכון לקבוע כי ה- pH של תמיסת החומצה הידרוכלורית המוזכרת בטקסט הוא

1. 0
2. 1
3. 3
4. 13
5. 14

פתרון הבעיה:מכתב. אנו יכולים לחשב את ה- pH של התמיסה באמצעות ריכוז ה- HCl שהודע בטקסט, מכיוון שכיוון שהוא מיונן ב 100%, הריכוז של [H⁺] יהיה זהה, כי עבור כל מולקולת HCl מיוננת, יון H אחד⁺ ייווצר. לָכֵן:

מאת ויקטור פריירה
מורה לכימיה