แนวคิดและการกำหนด pH และ pOH

pH แสดงถึงศักย์ของไฮโดรเจนไอออนิก และ pOH คือศักย์ไฮดรอกซีไอออนิกของสารละลาย

เหล่านี้เป็นมาตราส่วนลอการิทึมที่ใช้ในการวัดลักษณะที่เป็นกรดและพื้นฐานของตัวอย่าง

ค่าที่ประกอบขึ้นจาก 0 ถึง 14 และได้รับจากสมดุลไอออนิกของน้ำ

สารละลายเป็นกลางมีค่า pH 7 ค่าที่ต่ำกว่า 7 จำแนกสารละลายเป็นกรด ในขณะที่หลังจาก 7 สารละลายจะเป็นพื้นฐาน

ด้วยค่า pH คุณสามารถค้นหาค่าที่สอดคล้องกันในระดับ pOH เพียงแค่ทำการลบ

สมดุลน้ำอิออน

โมเลกุลของน้ำมีความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนตามสมการ:

ตรง H พร้อมตัวห้อย 2 ตัวตรง O ที่มีวงเล็บซ้าย ตรง 1 วงเล็บขวา ตัวห้อยช่องว่าง ปลายของตัวห้อย ฉมวก ขวา เหนือฉมวก ซ้าย ช่องตรง H พร้อมวงเล็บ ตัวห้อยวงเล็บซ้าย aq ตัวห้อยวงเล็บขวา สิ้นสุดตัวห้อยที่มีพื้นที่ตัวยกมากกว่า พื้นที่ OH มากขึ้นด้วยวงเล็บซ้าย aq ตัวห้อยวงเล็บขวา สิ้นสุดตัวห้อยด้วยเครื่องหมายลบ ซองจดหมาย

เรามีความสมดุลของไอออนิก เนื่องจากกระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ และไอออนยังสามารถมารวมกันและก่อตัวเป็นโมเลกุลของน้ำได้อีกครั้ง

อีกวิธีในการแสดงให้เห็นถึงความสมดุลที่เกิดขึ้นคือผ่าน through การทำให้เป็นอัตโนมัติ.

แถวตารางที่มีตัวหนา H ตัวหนา แถว O ตัวหนาน้อยกว่า แถวที่ว่างเปล่า แถวที่ว่างเปล่า ที่ว่างเปล่า ที่ว่างเปล่า ที่ว่างเปล่า ท้ายตาราง แถวพื้นที่ตารางที่มีเซลล์ที่มีพื้นที่ว่างมากขึ้น สิ้นสุดแถวเซลล์ที่มีแถวว่างที่มีจุดสิ้นสุดของตารางที่ว่างเปล่า แถวตารางที่มีตัวหนา H ตัวหนา ตัวหนาน้อยกว่า O ตัวหนา แถว H ตัวหนาน้อยกว่า ที่ว่างเปล่า แถวที่ว่างเปล่า แถวที่ว่างเปล่า ที่ว่างเปล่า ที่ว่างเปล่า ที่ว่างเปล่า ท้ายแถวของตาราง เซลล์ที่มีช่องว่าง ฉมวก ช่องว่างทางด้านขวา เกี่ยวกับ ฉมวก ช่องว่าง ช่องว่าง ช่องว่าง ปลายแถวเซลล์ กับ แถวว่าง กับ ปลายโต๊ะว่าง วงเล็บเหลี่ยมเปิด แถวตาราง กับ เซลล์ กับ แถวตาราง ด้วย ตัวหนา H ตัวหนา ตัวหนา ตัวหนา ตัวหนา ตัวหนา H ปลายตาราง แถวเซลล์ แถว ลูกศรลง แถว ตัวหนา H ปลายตาราง ปิดวงเล็บเหลี่ยม พื้นที่ตาราง แถวที่มีมากกว่าแถวที่มีแถวว่างที่สิ้นสุดตารางที่ว่างเปล่า แถวที่มีเซลล์ที่มีตัวหนา OH ยกกำลังตัวหนาลบจุดสิ้นสุดของเซลล์ แถวที่มีแถวว่างที่ว่างเปล่า ปลายโต๊ะ

โมเลกุลของน้ำสร้างไฮโดรเนียมไอออน (H₃อู๋⁺) และไฮดรอกซิล (OH^-) ผ่านการหยุดชะงักของโมเลกุลที่สอง

2 ตัวตรง H กับตัวห้อย O แบบตรง 2 ตัวที่มีวงเล็บซ้ายตรง 1 ตัวห้อยช่องว่างในวงเล็บด้านขวา ตัวห้อยฉมวกไปทางขวา เกี่ยวกับฉมวก เว้นวรรคตรง H กับตัวห้อยตรง 3 ตัว O ที่มีวงเล็บซ้าย aq ตัวห้อยวงเล็บขวา สิ้นสุดตัวห้อย ที่มีพื้นที่ตัวยกมากขึ้น พื้นที่มากขึ้น OH ด้วยวงเล็บซ้าย aq ตัวห้อยวงเล็บขวา ตัวห้อยท้ายตัวห้อยที่มีตัวยกน้อยกว่า

ผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำ (K_w)

ค่าคงตัวสำหรับสมดุลไอออนิกของน้ำคือ:

ตรง K ที่มีตัวห้อย c ตรง เท่ากับพื้นที่ตัวเศษ วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย ตรง H ที่มีตัวห้อยรูปสี่เหลี่ยม 3 ตัว O ยกกำลังบวก พื้นที่วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา ช่องว่างทางซ้าย วงเล็บเหลี่ยม OH ยกกำลังลบ วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา ช่องว่างเหนือตัวส่วน วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย H พร้อมตัวห้อย 2 สี่เหลี่ยม วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา กำลังสอง ปลายของ end เศษส่วน

เนื่องจากน้ำเป็นของเหลวบริสุทธิ์ ความเข้มข้นของมันคือ 1 และไม่รบกวนค่าคงที่ ดังนั้นนิพจน์จะกลายเป็น:

K ตรงที่มีช่องว่างตัวห้อย c ตรง ช่องว่าง วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย H พร้อมตัวห้อยแบบตรง 2 ตัว วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา กำลังสอง เท่ากับ วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย H พร้อมตัวห้อย 3 สี่เหลี่ยม O ยกกำลังบวก วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา พื้นที่ ช่องว่าง วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย OH ยกกำลังลบ วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา ช่องว่างสี่เหลี่ยม K ที่มีช่องว่าง c ตัวห้อยตรง ช่องว่าง 1 กำลังสอง เท่ากับวงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย H โดยมีตัวห้อย 3 สี่เหลี่ยม O ยกกำลังของ บวกช่องว่างวงเล็บเหลี่ยมด้านขวา ช่องว่าง วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย OH ยกกำลังลบ วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา ช่องว่าง ช่องว่างสี่เหลี่ยม K ด้วยเส้นตรง c พื้นที่ตัวห้อยเท่ากับวงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย H โดยมีตัวห้อย O ตรง 3 ตัว กำลังของวงเล็บเหลี่ยมบวก plus พื้นที่ที่เหมาะสม ช่องว่าง วงเล็บเหลี่ยมซ้าย OH ยกกำลังลบ วงเล็บเหลี่ยมขวา space space

อู๋ ผลิตภัณฑ์ไอออนิกของ น้ำ é วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย H พร้อมตัวห้อย 3 สี่เหลี่ยม O ยกกำลังบวก พื้นที่วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา ช่องว่างวงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย OH ยกกำลังลบ วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา .

นิพจน์นี้ได้รับสัญลักษณ์ K_w (W มาจากภาษาอังกฤษว่า น้ำ - น้ำ) และเช่นเดียวกับค่าคงที่สมดุล มันแปรผันตามอุณหภูมิ

instagram story viewer

K ตรงที่มีตัวห้อย w ตรง เท่ากับวงเล็บซ้ายตรง H ที่มีตัวห้อยตรง 3 ตัว O ยกกำลังบวกช่องว่างวงเล็บ ช่องว่างวงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย OH ยกกำลังลบ วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา

กิโลวัตต์และอุณหภูมิ — ที่มา: K. ว. ไวท์เทนและคณะ เคมีทั่วไป. 6. เอ็ด ออร์แลนโด, ซอนเดอร์ส, 2000. ป. 755.

การหาค่า pH และ pOH

ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำคือ:

ตรง K ที่มีตัวห้อยตัวตรง w เท่ากับช่องว่างวงเล็บซ้ายตรง H ตรงที่มีตัวห้อย 3 ตัวตรง O ยกกำลังบวกช่องว่างวงเล็บขวา ช่องว่าง วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย OH ยกกำลัง ลบ พื้นที่วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา เท่ากับ ช่องว่าง 1 ลูกน้ำ 0 ช่องว่าง ช่องว่าง 10 ยกกำลังลบ 14 จุดสิ้นสุดของเลขชี้กำลัง

ในการแตกตัวเป็นไอออนของน้ำบริสุทธิ์ H. 1 โมล₃อู๋⁺ เกิดขึ้นจาก OH. 1 โมล^- .

ในไม่ช้า วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย H พร้อมตัวห้อย 3 สี่เหลี่ยม O กำลังบวก พื้นที่วงเล็บเหลี่ยมขวาเท่ากับ right ช่องว่าง วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย OH ยกกำลัง ลบ พื้นที่วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา เท่ากับ 1 ลูกน้ำ 0 ช่องว่าง ช่องว่าง 10 ยกกำลังลบ 7 สิ้นสุดของช่องว่างโมลเลขชี้กำลังหารด้วย L. ตรง

เนื่องจากค่าเหล่านี้ต่ำมาก จึงตัดสินใจใช้ค่าของโคโลการิทึม ซึ่งสอดคล้องกับลอการิทึมที่มีเครื่องหมายสลับกัน

pX เท่ากับ collog straight space X space เท่ากับ space ลบ log space ตรง space X เท่ากับ numerator 1 ส่วน log ตรง space X จุดสิ้นสุดของเศษส่วน

การใช้โคโลการิทึมกับผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำ เราต้อง:

แถวตารางพร้อมเซลล์ด้วย - บันทึก [ ตรง H ยกกำลังของวงเล็บเพิ่มเติม ช่องว่างตรงในช่อง กรอบ ปิด เฟรม สิ้นสุดเซลล์ เซลล์ว่าง โดยมีพื้นที่บันทึกน้อยลง วงเล็บเหลี่ยมด้านซ้าย OH ต่อกำลังของพื้นที่วงเล็บเหลี่ยมด้านขวาน้อยที่สุดในกล่อง กรอบ ปิด กรอบท้ายเซลล์ เท่ากับเซลล์ที่มีเนื้อที่บันทึกน้อยกว่าตรง K ที่มีตัวห้อยท้ายแถวเซลล์ที่มีค่า pH บวกกับเซลล์ที่มีช่องว่าง pOH ปลายเซลล์เท่ากับ 14 ปลาย โต๊ะ

เราสามารถสังเกตได้ว่า: ถ้าเรารู้ค่า pH ของสารละลาย สามารถหาค่า pOH ได้โดยการลบค่าแรกออกจาก 14

ความเป็นกรดและความเป็นด่างของสารละลาย

สารละลายเป็นกลาง: ความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนเท่ากับไฮดรอกซิล

[ห้₃อู๋⁺] = 1,0. 10^-7 นางสาว	pH = 7
[โอ้^-] = 1,0. 10^-7 นางสาว	pOH = 7

ตัวอย่าง: น้ำบริสุทธิ์

สารละลายกรด: ความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนมากกว่าไฮดรอกซิล

[ห้₃อู๋⁺] 1,0. 10^-7 นางสาว	pH 7
[โอ้^-] 1,0. 10^-7 นางสาว	pOH 7

ตัวอย่าง: โซดา มะนาว และมะเขือเทศ

สารละลายพื้นฐาน: ความเข้มข้นของไฮดรอกซิลมากกว่าความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน

[ห้₃อู๋⁺] 1,0. 10^-7 นางสาว	pH 7
[โอ้^-] 1,0. 10^-7 นางสาว	pOH 7

ตัวอย่าง: ไข่ สบู่ และสารฟอกขาว

การคำนวณค่า pH

แนวคิดของศักยภาพไฮโดรเจนถูกสร้างขึ้นโดยนักเคมีชาวเดนมาร์ก Peter Lauritz Sorensen (1868-1939) เพื่อแสดงความเป็นกรดของสารละลายผ่านความเข้มข้นของ H⁺.

ดูตารางด้านล่างที่แสดงการแตกตัวเป็นไอออนของa กรด:


โมลาริตีเบื้องต้น	0,020	0	0
ไอออไนซ์	0,001	0,001	0,001
โมลาริตีสมดุล	0,019	0,001	0,001

ในตัวอย่างจะมีความเข้มข้นของไอออน H⁺ é 0,001. ดังนั้น pH ของสารละลายคือ:

[ห้⁺] = 0,001 = 10^-3

pH = - บันทึก 10^-3 = 3

เนื่องจาก pH ของสารละลายน้อยกว่า 7 สารละลายนี้จึงมีสภาพเป็นกรด

สรุปเกี่ยวกับ pH และ pOH

คำจำกัดความ	pH: ศักยภาพของไฮโดรเจนไอออนิกของสารละลาย
pOH: ศักยภาพของไฮดรอกซิไลโอนิกของสารละลาย
สูตรทั่วไป	pH + pOH = 14
โซลูชั่น	เป็นกลาง	pH = pOH = 7
กรด	pH pOH > 7
พื้นฐาน	pOH pH > 7
การคำนวณค่า pH	pH = - บันทึก [H⁺]
การคำนวณ pOH	pOH = -log[OH^-]

แบบฝึกหัดเกี่ยวกับ pH และ pOH

1. (FMTM) ค่า pH ของน้ำย่อยซึ่งเป็นสารละลายของกรดไฮโดรคลอริก (HCℓ) อยู่ที่ประมาณ 2 ดังนั้นมวลเป็นกรัมของHCℓที่มีอยู่ในน้ำย่อยแต่ละลิตรคือ

ข้อมูล: มวลโมลาร์ (g/mol) H = 1, Cℓ = 35.5

ก) 7.3 · 10^-2
ข) 3.65 · 10^-1
ค) 10^-2
ง) 2
จ) 10

ดูคำตอบ

ทางเลือกที่ถูกต้อง: b) 3.65 · 10^-1.

ขั้นตอนที่ 1 คำนวณความเข้มข้นของไอออน H⁺.

ค่า pH เท่ากับช่องว่าง 2 ช่องว่าง ลูกศรคู่ วงเล็บขวา สี่เหลี่ยม ซ้าย ตรง H ยกกำลัง plus พื้นที่วงเล็บเหลี่ยมด้านขวา เท่ากับช่องว่าง 10 ถึง ลบ 2 ยกกำลัง สิ้นสุดของช่องว่างเลขชี้กำลังหารด้วย ตรง L

พื้นที่ พื้นที่ พื้นที่ HCl พื้นที่ พื้นที่ พื้นที่ พื้นที่ พื้นที่ ลูกศรขวา พื้นที่ พื้นที่ พื้นที่ พื้นที่ พื้นที่ ตรง H กำลังของพื้นที่มากขึ้น พื้นที่ พื้นที่ จุดสิ้นสุดของสเปซเอ็กซ์โปเนนเชียล บวก สเปซ สเปซ สเปซ Cl ยกกำลังลบ 10 ยกกำลังลบ 2 ปลายของเอ็กซ์โพเนนเชียล M สเปซ สเปซ สเปซตรง ช่องว่าง ช่องว่าง ช่องว่าง ช่องว่าง 10 ถึง ลบ 2 จุดสิ้นสุดของเลขชี้กำลังตรง ช่องว่าง M ช่องว่าง ช่องว่าง 10 ถึง ลบ 2 ปลายของเลขชี้กำลังตรง เอ็ม

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณมวลโมลาร์ของ HCl

แอตทริบิวต์ stack charalign center stackalign ขวา end คุณลักษณะแถว 1 ลูกน้ำ 0 ไม่มีอะไรเหลือวงเล็บตรง H วงเล็บขวา แถวสุดท้าย บวก 35 จุลภาค 5 ไม่มีวงเล็บซ้าย Cl วงเล็บขวา แถวสิ้นสุด แถวแนวนอน แถว 36 เครื่องหมายจุลภาค 5 ไม่มีวงเล็บ ด้านซ้าย HCl วงเล็บขวา ท้ายแถว สิ้นสุด ซ้อนกัน

ขั้นตอนที่ 3: คำนวณมวลของกรดไฮโดรคลอริกในน้ำย่อยแต่ละลิตร

ตรง C ที่มีช่องว่างตัวห้อย m ตรง เท่ากับตัวเศษพื้นที่ ตรง m เหนือตัวส่วนตรงช่องว่าง M สเปซตรง V ปลายเศษ 10 ยกกำลังลบ 2 ปลายของช่องว่างโมลเลขชี้กำลังหารด้วย L. เส้นตรง ช่องว่าง เท่ากับช่องว่าง ตัวเศษตรง m ส่วนส่วน 36 ลูกน้ำ 5 ช่องว่างตรง g หารด้วยโมล พื้นที่ ช่องว่าง 1 ตรง L ปลายของเศษส่วนตรง m ช่องว่าง เท่ากับช่องว่าง 10 ยกกำลัง ลบ 2 จุดสิ้นสุดของช่องว่างเส้นแนวนอนเลขชี้กำลังเหนือโมล หารด้วยปลาย L ตรงของช่องว่างลาย ช่องว่าง 36 ลูกน้ำ 5 ช่องว่างตรง g หารด้วยขีดฆ่าแนวนอนเหนือจุดสิ้นสุดของช่องว่างขีด ช่องว่าง 1 เส้นแนวนอนตรง L ตรง m ช่องว่าง เท่ากับช่องว่าง 3 ลูกน้ำ 65 ช่องว่าง ช่องว่าง 10 ยกกำลังลบ 1 จุดสิ้นสุดของเลขชี้กำลังตรง g

2. (UEMG) ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดหลายชนิดมีแอมโมเนียอยู่ในตัว ฉลากของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ระบุค่า pH = 11 ซึ่งหมายความว่าความเข้มข้นของไฮดรอกโซเนียมไพเพอร์และไฮดรอกซิลแอนไอออนในผลิตภัณฑ์นี้ตามลำดับ:

ถึง 1 10^-3 และ 1 10^-11
ข) 1. 10^-11 และ 1 10^-7
ค) 1. 10^-11 และ 1 10^-3
ง) 1. 10^-11 และ 1 10^-11

ดูคำตอบ

ทางเลือกที่ถูกต้อง: c) 1. 10^-11 และ 1 10^-3.

ก) ผิด ความเข้มข้นเหล่านี้สอดคล้องกับสารละลาย pH = 3