Concept en bepaling van pH en pOH

pH vertegenwoordigt de waterstofionische potentiaal en pOH is de hydroxy-ionische potentiaal van de oplossingen.

Dit zijn logaritmische schalen die worden gebruikt om het zure en basische karakter van een monster te meten.

De waarden waaruit ze bestaan, variëren van 0 tot 14 en werden verkregen uit de ionische balans van water.

Een neutrale oplossing heeft een pH van 7. Waarden onder 7 classificeren de oplossingen als zuur, terwijl na 7 de oplossingen basisch zijn.

Met de pH-waarde is het mogelijk om de overeenkomstige op de pOH-schaal te vinden, gewoon door een aftrekking te maken.

Ionische waterbalans

Een watermolecuul heeft het vermogen om te ioniseren volgens de vergelijking:

recht H met 2 subscript recht O met linker haakje recht 1 rechter haakje subscript spatie einde van subscript harpoen rechts over harpoen links recht spatie H met haakjes linker aq rechter haakje subscript einde van subscript met meer superscript ruimte meer OH ruimte met linker haakje aq rechter haakje subscript einde van subscript met min envelop

Hier hebben we een ionenbalans, omdat het proces omkeerbaar is en ook de ionen kunnen samenkomen en weer een watermolecuul vormen.

Een andere manier om het evenwicht dat optreedt aan te tonen, is door de autoionisatie.

tabel rij met vet H vet minder vet O rij met blanco blanco blanco rij met blanco blanco blanco blanco einde van tabel tabelruimte rij met cel met spatie meer ruimte einde van cel rij met lege rij met spatie einde van tabel tabelrij met vet H vet minder vet O vet minder vet H rij met blanco blanco blanco rij met blanco blanco blanco blanco einde van tabel rij met cel met spatie harpoen spatie naar rechts over harpoen left space space space einde cel rij met lege rij met spatie einde tabel spatie open vierkante haken tabel rij met cel met tabel rij met vet H vet minder vet De minder vet vet H einde van tabel einde van cel rij omlaag pijl rij vet H einde van tabel sluit vierkante haken tabelruimte rij met meer rij met blanco rij met blanco einde van tabel tabel rij met cel met vetgedrukte OH tot de kracht van vet min einde van cel rij met blanco rij met blanco einde van de tafel

Een watermolecuul genereerde hydroniumionen (H₃O⁺) en hydroxyl (OH^-) door de verstoring van een tweede molecuul.

instagram story viewer

2 recht H met 2 onderschrift recht O met haakje links recht 1 haakje rechts spatie onderschrift einde van harpoen onderschrift naar rechts over harpoen linker rechte ruimte H met 3 rechte subscript O met linker haakje aq rechter haakje subscript einde van subscript met meer ruimte in superscript meer ruimte OH met haakje links aq haakje rechts subscript einde van subscript met minder superscript

Ionisch product van water (K_{met wie})

De constante voor de ionische balans van water is:

$rechte K met rechte c subscript spatie gelijk aan teller spatie linker vierkante haak rechte H met 3 vierkante subscript O tot de macht van plus rechter vierkante haak spatie. spatie linker vierkante haak OH tot de macht min rechter vierkante haak spatie boven noemer linker vierkante haak H met 2 vierkante subscript De rechter vierkante haak vierkante spatie einde van fractie$

Omdat water een zuivere vloeistof is, wordt de concentratie ervan als 1 genomen en interfereert het niet met de constante waarde. Daarom wordt de uitdrukking:

rechte K met rechte c subscriptruimte. spatie linker vierkante haak H met 2 rechte subscript Rechter vierkante haak gelijk de linker vierkante haak H met 3 vierkante subscript O tot de macht van plus rechter vierkante haak ruimte. spatie linker vierkante haak OH tot de macht min rechter vierkante haak spatie vierkante spatie K met rechte c subscript spatie. spatie 1 kwadraat is gelijk aan linker vierkante haak H met 3 vierkante subscript O tot de macht van plus rechter vierkante haak spatie. spatie linker vierkante haak OH tot de macht min rechter vierkante haak spatie vierkante spatie K met rechte c subscriptruimte gelijk aan linker vierkante haak H met 3 rechte subscript O tot de macht van plus vierkante haak juiste ruimte. spatie linker vierkante haak OH tot de macht min rechter vierkante haak spatie spatie

O ionisch product van Water é linker vierkante haak H met 3 vierkante subscript O tot de macht van plus rechter vierkante haak spatie. linker vierkante haak spatie OH tot de macht min rechter vierkante haak .

Deze uitdrukking krijgt het symbool K_{met wie} (W komt van het Engelse woord water - water) en net als de evenwichtsconstante varieert deze met de temperatuur.

rechte K met rechte w subscriptruimte gelijk aan linker haakje rechte H met 3 rechte subscript O tot de macht van plus rechter haakje ruimte. linker vierkante haak spatie OH tot de macht min rechter vierkante haak

kW en temperatuur — Bron: k. W. Witten et al. Algemene scheikunde. 6. red. Orlando, Saunders, 2000. P. 755.

Bepaling van pH en pOH

Bij een temperatuur van 25°C is het ionische product van water:

rechte K met rechte w subscriptruimte gelijk aan spatie tussen haakjes left straight straight H met 3 subscript rechte O tot de macht van plus spatie tussen haakjes rechts. spatie linker vierkante haak OH tot de macht min rechter vierkante haak spatie is gelijk aan spatie 1 komma 0 spatie. spatie 10 tot de macht min 14 einde van exponentieel

Bij de ionisatie van zuiver water, 1 mol H₃O⁺ wordt gevormd met 1 mol OH^- .

Spoedig, linker vierkante haak H met 3 vierkante subscript O tot de macht van plus rechter vierkante haak spatie gelijk aan spatie linker vierkante haak OH tot de macht minus rechter vierkante haak spatie is gelijk aan 1 komma 0 spatie. ruimte 10 tot de macht min 7 einde van exponentiële mol ruimte gedeeld door rechte L

Omdat deze waarden extreem laag zijn, is besloten om de waarden van cologaritmen te gebruiken, die overeenkomen met de logaritme met een verwisseld teken.

pX is gelijk aan collog rechte ruimte X ruimte is gelijk aan ruimte minus log ruimte rechte ruimte X is gelijk aan teller 1 boven noemer log rechte ruimte X einde van breuk

Als we het cologaritme toepassen op het ionische product van water, moeten we:

tabelrij met cel met - log [ rechte H naar de kracht van meer haakjes rechts recht spatie in kaderkader sluit kader einde van cel lege cel met minder ruimte logruimte linker vierkante haak OH tot de macht van kleinste rechte vierkante haak spatie in boxframe sluit frame einde van cel gelijk aan cel met minder ruimte logruimte recht K met recht w subscript einde van cel rij met pH plus cel met pOH spatie einde van cel gelijk aan 14 einde van tafel

We kunnen dat waarnemen: als we de pH van een oplossing kennen, kan de pOH-waarde worden gevonden door de eerste waarde van 14 af te trekken.

Zuurgraad en basiciteit van oplossingen

Neutrale oplossing: de concentratie van hydroniumionen is gelijk aan die van hydroxylen.

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

Voorbeeld: zuiver water.

zure oplossing: de concentratie van hydroniumionen is groter dan die van hydroxylen.

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

Voorbeeld: frisdrank, citroen en tomaat.

basisoplossing:: de concentratie van hydroxylen is groter dan die van hydroniumionen.

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

Voorbeeld: ei, zeep en bleekmiddel.

pH-berekening

Het concept van waterstofpotentieel is bedacht door de Deense chemicus Peter Lauritz Sorensen (1868-1939) om de zuurgraad van een oplossing uit te drukken door de concentratie van H⁺.

Zie de onderstaande tabel die de ionisatie van a. laat zien zuur:


Initiële molariteit	0,020	0	0
ionisatie	0,001	0,001	0,001
Molariteit in balans	0,019	0,001	0,001

In het voorbeeld hebben we dat de concentratie van H-ionen⁺ é 0,001. Daarom is de pH van de oplossing:

[H⁺] = 0,001 = 10^-3

pH = - log 10^-3 = 3

Aangezien de pH van de oplossing lager is dan 7, is deze oplossing zuur.

Samenvatting over pH en pOH

definities	pH: waterstofionenpotentiaal van de oplossing.
pOH: hydroxylionpotentiaal van de oplossing.
algemene formule:	pH + pOH = 14
Oplossingen	Neutrale	pH = pOH = 7
zuur	pH pOH > 7
basiskennis	pOH pH > 7
pH-berekening	pH = - log [H⁺]
Berekening van pOH	pOH = -log[OH^-]

Oefeningen op pH en pOH

1. (FMTM) De pH van maagsap, een waterige oplossing van zoutzuur (HCℓ), is ongeveer 2. Daarom is de massa, in grammen, van HCℓ die in elke liter maagsap aanwezig is,

Gegevens: Molaire massa (g/mol) H = 1, Cℓ = 35,5 3

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

Zie antwoord

Correct alternatief: b) 3.65 · 10^-1.

1e stap: bereken de concentratie van H-ionen⁺.

pH spatie gelijk aan spatie 2 spatie dubbele pijl naar rechts haakje linker vierkant recht H tot de macht van plus rechter vierkante haak ruimte gelijk aan ruimte 10 tot de min 2 machtseinde van exponentiële mol ruimte gedeeld door rechte L

ruimte ruimte HCl ruimte ruimte ruimte ruimte ruimte pijl naar rechts ruimte ruimte ruimte ruimte recht H naar de kracht van meer ruimte ruimte ruimte einde van exponentiële ruimte plus ruimte ruimte ruimte Cl tot de macht van min 10 tot de macht van min 2 eind van rechte exponentiële M ruimte ruimte ruimte spatie spatie spatie 10 tot min 2 einde van rechte exponentiële M spatie spatie 10 tot min 2 einde van rechte exponentiële M

2e stap: bereken de molaire massa van HCl.

stack attributen charalign center stackalign rechter eind attributen rij 1 komma 0 niets linker haakje recht H rechter haakje eind rij rij plus 35 komma 5 niets linker haakje Cl rechter haakje einde rij horizontale lijn rij 36 komma 5 niets linker haakje HCl rechter haakje einde rij einde stapelen

3e stap: bereken de massa zoutzuur in elke liter maagsap.

rechte C met rechte m subscriptruimte gelijk aan ruimte teller rechte m over noemer rechte M ruimte. rechte ruimte V einde van breuk 10 tot de macht min 2 einde van exponentiële molruimte gedeeld door rechte L ruimte gelijk aan ruimte rechte teller m boven noemer 36 komma 5 rechte ruimte g gedeeld door mol ruimte. ruimte 1 rechte L einde van breuk rechte m ruimte gelijk aan ruimte 10 tot de macht min 2 einde van exponentiële horizontale gestreepte ruimte over mol gedeeld door rechte L einde van gestreepte ruimte. spatie 36 komma 5 rechte spatie g gedeeld door horizontale strikeout over mol einde van strikeout spatie. spatie 1 horizontale lijn recht L recht m spatie gelijk aan spatie 3 komma 65 spatie. ruimte 10 tot de macht min 1 einde van de rechte exponentiële g

2. (UEMG) Verschillende schoonmaakproducten bevatten ammoniak in hun samenstelling. Op het etiket van een van deze producten staat pH = 11. Dit betekent dat de concentratie van hydroxoniumkationen en hydroxylanionen in dit product respectievelijk:

naar 1. 10^-3 en 1. 10^-11
b) 1. 10^-11 en 1. 10^-7
c) 1. 10^-11 en 1. 10^-3
d) 1. 10^-11 en 1. 10^-11

Zie antwoord

Correct alternatief: c) 1. 10^-11 en 1. 10^-3.

een fout. Deze concentraties komen overeen met een oplossing van pH = 3.

linker vierkante haak H tot de macht van plus rechter vierkante haak spatie is gelijk aan spatie 1,10 tot de macht van min 3 einde van exponentiële pH spatie is gelijk aan spatie minus spatie log spatie linker vierkante haak H tot de macht van plus rechter vierkante haak pH spatie is gelijk aan spatie minus spatie log spatie 1.10 tot de macht van min 3 einde van exponentiële pH spatie is gelijk aan spatie 3

linker vierkante haak OH tot de macht van minus rechter vierkante haak spatie is gelijk aan ruimte 1.10 tot de macht van minus 11 einde van exponentiële pOH ruimte is gelijk aan ruimte minus ruimte log spatie linker vierkante haak OH tot de macht van minus rechter vierkante haak pOH spatie is gelijk aan spatie minus spatie log spatie 1.10 tot de macht van minus 11 einde van exponentiële pOH spatie is gelijk aan spatie 11

b) FOUT. Hoewel de concentratie van H⁺ geven aan dat de pH van de oplossing 11 is, de concentratie van OH-ionen^-is verkeerd, aangezien het 3 zou moeten zijn, aangezien: pOH = 14 - pH.

linker vierkante haak H tot de macht van plus rechter vierkante haak spatie is gelijk aan spatie 1.10 tot de macht van min 11 einde van exponentiële pH spatie is gelijk aan spatie minus spatie log spatie linker vierkante haak H tot de macht van plus rechter vierkante haak pH spatie is gelijk aan spatie minus spatie log spatie 1.10 tot de macht van minus 11 einde van exponentiële pH spatie is gelijk aan spatie 11

linker vierkante haak OH tot de macht van minus rechter vierkante haak spatie is gelijk aan ruimte 1,10 tot de macht van min 7 einde van exponentiële pOH ruimte is gelijk aan ruimte minus spatie log spatie linker vierkante haak OH tot de macht min rechter vierkante haak pOH spatie gelijk aan spatie min spatie log spatie 1,10 tot de macht min 7 einde exponentiële pOH spatie gelijk aan spatie 7

c) JUIST. pH = 11 en pOH = 3, aangezien pH + pOH = 14.

linker vierkante haak OH tot de macht van minus rechter vierkante haak spatie is gelijk aan ruimte 1.10 tot de macht van minus 3 einde van exponentiële pOH ruimte is gelijk aan ruimte minus ruimte log spatie linker vierkante haak OH tot de macht van minus rechter vierkante haak pOH spatie is gelijk aan spatie minus spatie log spatie 1.10 tot de macht van minus 3 uiteinden van de exponentiële pOH spatie is gelijk aan spatie 3

d) FOUT. Hoewel de concentratie van H⁺ geven aan dat de pH van de oplossing 11 is, de concentratie van OH-ionen^-is verkeerd, aangezien het 3 zou moeten zijn, aangezien: pOH = 14 - pH.

3. (UFRGS) Welke van de volgende waterige oplossingen heeft de hoogste pH?

a) 0,1 mol/L NaOH
b) NaCl 0,5 mol/L
c) H₂ENKEL EN ALLEEN₄ 1,0 mol/L
d) 1,0 mol/L HCl
e) 0,2 mol/L KOH

Zie antwoord

Correct alternatief: e) KOH 0,2 mol/L.

een fout. De oplossing is basisch omdat de pH hoger is dan 7, maar niet de hogere pH van de alternatieven.