Поняття та визначення pH та pOH

рН являє собою іонний потенціал водню, а pOH - гідрокси-іонний потенціал розчинів.

Це логарифмічні шкали, що використовуються для вимірювання кислотного та основного характеру зразка.

Значення, що їх складають, коливаються від 0 до 14 і були отримані з іонного балансу води.

Нейтральний розчин має рН 7. Значення нижче 7 класифікують розчини як кислотні, тоді як після 7 розчини є основними.

За значенням рН можна знайти відповідне значення за шкалою pOH, просто зробивши віднімання.

Іонний водний баланс

Молекула води має здатність іонізуватися згідно рівняння:

прямий H з 2 індексами прямий O з лівою дужкою прямий 1 правий пробіл пробіл індекс кінець індексу гарпун праворуч над гарпуном ліворуч прямий пробіл H з дужками лівий aq правий дужки нижній кінець нижнього індексу з більшою кількістю верхнього індексу більше OH простір з лівою дужкою aq правий дужки нижній кінець нижнього індексу з мінусом конверт

Тут ми маємо іонний баланс, оскільки процес є оборотним, і іони також можуть об’єднатися і знову утворити молекулу води.

Інший спосіб продемонструвати рівновагу - це автоіонізація.

рядок таблиці жирним шрифтом H напівжирним шрифтом менш жирним O рядок з порожнім пустим порожнім порожнім рядком з порожнім пустим порожнім пустим порожнім кінцем таблиці рядок табличного простору з коміркою з пробілом більше місця кінець рядка комірки з порожнім рядком з порожнім кінцем рядка таблиці таблиці жирним шрифтом H напівжирним шрифтом менш жирним шрифтом O жирним менш напівжирний рядок H із порожнім порожнім порожнім порожнім рядком із порожнім порожнім порожнім порожнім порожнім порожнім кінцем рядка таблиці з коміркою з пробілом гарпун пробіл праворуч приблизно гарпун лівий простір простір простір кінець рядка комірки з порожнім рядком з порожнім кінцем табличного простору відкриті квадратні дужки рядок таблиці з коміркою з рядком таблиці з жирний H жирний менш жирний Менш жирний H кінець таблиці кінець рядка комірки рядок стрілки вниз жирний H кінець таблиці закриває квадратні дужки табличний простір рядок з додатковим рядком з порожнім рядком з порожнім кінцем рядка таблиці таблиці з коміркою жирним шрифтом OH до потужності напівжирним мінусом кінець рядка комірки з порожнім рядком з порожнім кінець таблиці

Молекула води генерує іони гідронію (H₃О⁺) та гідроксил (OH^-) через руйнування другої молекули.

2 прямі H з 2 прямими O нижній індекс з лівою дужкою прямі 1 правий пробіл пробіл нижній індекс кінець гарпунного індексу праворуч про гарпун лівий прямий пробіл H з 3 прямими індексом O з лівою дужкою aq правою дужкою нижній індекс кінця нижнього індексу з більшим простором верхнього індексу більше простору OH з лівою дужкою aq правою дужкою нижній індекс кінця нижнього індексу

Іонний продукт води (K_w)

Константа іонного балансу води становить:

прямий K з прямим пробілом c нижнього індексу, що дорівнює простору чисельника лівій квадратній дужці H з 3 квадратними індексами O в ступінь плюс простір правої квадратної дужки. простір лівої квадратної дужки OH в міру мінус правої квадратної дужки пробілу над знаменником ліва квадратна дужка H з 2 квадратними індексами Права квадратна дужка квадратний простір кінця дріб

Оскільки вода є чистою рідиною, її концентрація приймається за 1 і не заважає постійному значенню. Тому вираз стає:

instagram story viewer

прямий K з прямим пробілом c індексу. пробіл ліва квадратна дужка H з 2 прямими індексами Права квадратна дужка в квадраті дорівнює ліва квадратна дужка H з 3 квадратними індексами O в ступінь плюс права квадратна дужка простору. простір лівої квадратної дужки OH в міру мінус правої квадратної дужки простір квадратного простору K з прямим c індексом. пробіл 1 у квадраті дорівнює лівій квадратній дужці H з 3 квадратним індексом O у степені плюс пробіл правої квадратної дужки. простір лівої квадратної дужки OH в міру мінус правої квадратної дужки простір квадратної площі K з прямою c індекс пробілу, що дорівнює лівій квадратній дужці H з 3 прямими індексами O в ступінь плюс квадратна дужка потрібний простір. пробіл лівої квадратної дужки OH в міру мінус правої квадратної дужки пробілу

О іонний продукт Вода é ліва квадратна дужка H з 3 квадратними індексами O в ступінь плюс правий простір квадратних дужок. лівий квадратний пробіл OH в міру мінус правий квадратний дужку .

Цей вираз отримує символ K_w (W походить від англійського слова water - води) і як і константа рівноваги, вона змінюється залежно від температури.

прямий K з прямим пробілом w нижнього індексу, що дорівнює лівій дужці прямий H з 3 прямим індексом O до ступеня плюс простір правої дужки. лівий квадратний пробіл OH в міру мінус правий квадратний дужку

кВт і температура — Джерело: К. В. Віттен та ін. Загальна хімія. 6. вид. Орландо, Сандерс, 2000 рік. П. 755.

Визначення pH та pOH

При температурі 25 ° С іонним продуктом води є:

прямий K з прямим w пробілом підрядкових знаків, рівним просторовій дужці, лівий прямий прямий H з 3 підрядковим знаком прямим O в ступінь плюс простий простір дужок. пробіл лівої квадратної дужки OH в міру мінус правої квадратної дужки пробілу дорівнює пробілу 1 кома 0 пробілу. простір 10 до ступеня мінус 14 кінця експоненціального

При іонізації чистої води 1 моль Н₃О⁺ утворюється з 1 моль OH^- .

Незабаром, ліва квадратна дужка H з 3 квадратними індексами O в ступінь плюс простір правої квадратної дужки, що дорівнює пробіл лівої квадратної дужки OH в міру мінус правої квадратної дужки пробілу дорівнює 1 комі 0 пробілу. простір 10 в міру мінус 7 кінець експоненціального мольного простору, поділений на прямий L

Оскільки ці значення надзвичайно низькі, було вирішено використати значення кологарифмів, які відповідають логарифму із поміненим знаком.

pX дорівнює прямолінійному простору X, пробіл дорівнює простору мінус часовий простір, прямий пробіл X дорівнює чисельнику 1 над знаменником log Прямий простір X кінець дробу

Застосовуючи кологіарифм до іонного продукту води, ми маємо:

рядок таблиці з коміркою з - log [пряма H до степеня більшої кількості дужок прямо в прямому просторі в рамці вікна закрити кадр кінець порожньої комірки комірки з меншим простором журналу, ліва квадратна дужка OH в міру найменшого простору правої квадратної дужки в рамці коробки закрити кінець кадру комірки дорівнює комірці з меншим простором, часовий простір прямий K з прямим w індексом кінця рядка комірки з рН плюс клітинка з pOH простору кінець комірки, рівний 14 кінці таблиця

Ми можемо спостерігати, що: якщо ми знаємо рН розчину, значення pOH можна знайти, віднявши перше значення з 14.

Кислотність і основність розчинів

Нейтральний розчин: концентрація іонів гідронію дорівнює концентрації гідроксилів.

[H₃О⁺] = 1,0. 10^-7 моль / л	рН = 7
[о^-] = 1,0. 10^-7 моль / л	pOH = 7

Приклад: чиста вода.

розчин кислоти: концентрація іонів гідронію більша, ніж концентрація гідроксилів.

[H₃О⁺] 1,0. 10^-7 моль / л	рН 7
[о^-] 1,0. 10^-7 моль / л	pOH 7

Приклад: сода, лимон і помідор.

базове рішення: концентрація гідроксилів більша, ніж концентрація іонів гідронію.

[H₃О⁺] 1,0. 10^-7 моль / л	рН 7
[о^-] 1,0. 10^-7 моль / л	pOH 7

Приклад: яйце, мило та відбілювач.

Розрахунок рН

Концепцію гідрогенного потенціалу створив датський хімік Пітер Лауріц Соренсен (1868-1939) для вираження кислотності розчину через концентрацію Н⁺.

Див. Таблицю нижче, що демонструє іонізацію а кислота:


Початкова молярність	0,020	0	0
іонізація	0,001	0,001	0,001
Молярність в рівновазі	0,019	0,001	0,001

У прикладі ми маємо, що концентрація іонів Н⁺ é 0,001. Отже, рН розчину становить:

[H⁺] = 0,001 = 10^-3

pH = - log 10^-3 = 3

Оскільки рН розчину менше 7, цей розчин є кислим.

Короткий зміст рН та pOH

Визначення	рН: потенціал іонного розчину розчину.
pOH: гідроксильний потенціал розчину.
загальна формула	pH + pOH = 14
Рішення	Нейтральний	рН = pOH = 7
кислий	рН pOH> 7
основи	pOH рН> 7
Розрахунок рН	pH = - log [H⁺]
Розрахунок pOH	pOH = -log [OH^-]

Вправи на рН та рОН

1. (FMTM) рН шлункового соку, водного розчину соляної кислоти (HCℓ), становить приблизно 2. Отже, маса, в грамах, HCℓ, що існує в кожному літрі шлункового соку, становить

Дані: Молярні маси (г / моль) H = 1, Cℓ = 35,5

а) 7,3 · 10^-2
б) 3,65 · 10^-1
в) 10^-2
г) 2
д) 10

Див. Відповідь

Правильна альтернатива: б) 3,65 · 10^-1.

1-й крок: розрахувати концентрацію іонів Н⁺.

рН простір, що дорівнює пробілу 2 пробіл подвійна стрілка вправо в дужках лівий квадрат прямий Н у степені плюс простий квадратний пробіл, дорівнює простору 10 до мінус 2 кінця потужності експоненціального мольного простору, поділеного на прямий L

простір простір HCl простір простір простір простір простір стрілка вправо простір простір простір простір прямий H у міру більше простору простір простір кінець експоненціального простору плюс простір простір простір Cl в міру мінус 10 в міру мінус 2 кінець прямої експоненціальної M простір простір простір простір простір простір 10 - мінус 2 кінець прямої експоненції M простір простір простір 10 - мінус 2 кінець прямої експоненції М

2-й крок: розрахуйте молярну масу HCl.

атрибути стека charalign center stackalign правий кінець атрибути рядок 1 кома 0 нічого ліва дужка пряма H права дужка кінець рядок плюс 35 кома 5 нічого не ліва дужка Cl права дужка кінець рядка горизонтальний рядок рядок 36 кома 5 нічого ліва дужка HCl права дужка кінець рядка кінець стек

3-й крок: обчисліть масу соляної кислоти в кожному літрі шлункового соку.

прямий C з прямим пробілом m, рівним чисельнику простору m над знаменником прямий M пробіл. прямий простір V кінець дробу 10 в степені мінус 2 кінець експоненціального мольного простору, поділений на прямий L простір, рівний простору прямий чисельник m над знаменником 36 кома 5 прямий простір g, поділений на моль простору. простір 1 прямий L кінець дробу прямий m простір, що дорівнює простору 10 у степені мінус 2 кінець експоненціального горизонтального прожилка з простором над молем, розділений прямим L кінцем прожилки. пробіл 36 кома 5 прямий пробіл g, розділений горизонтальним закресленням над мольним кінцем простору закреслення. пробіл 1 горизонтальна лінія пряма L пряма m пробіл, що дорівнює пробілу 3 кома 65 пробіл. простір 10 у степені мінус 1 кінець прямолінійної експоненції g

2. (UEMG) Кілька засобів для чищення містять у своєму складі аміак. На етикетці одного з цих продуктів вказано рН = 11. Це означає, що концентрація катіонів гідроксону та гідроксильних аніонів у цьому продукті становить відповідно:

до 1. 10^-3 і 1. 10^-11
б) 1. 10^-11 і 1. 10^-7
в) 1. 10^-11 і 1. 10^-3
г) 1. 10^-11 і 1. 10^-11

Див. Відповідь

Правильна альтернатива: в) 1. 10^-11 і 1. 10^-3.

а) НЕПРАВИЛЬНО. Ці концентрації відповідають розчину рН = 3.

ліва квадратна дужка H у степені плюс плюс права квадратна квадратна дужка пробіл дорівнює простору 1,10 до ступеня мінус 3 кінець експоненціального pH простір дорівнює простору мінус простір log log ліва квадратна дужка H у степені плюс плюс права квадратна дужка рН простір дорівнює простору мінус простір журнал простір 1,10 до ступеня мінус 3 кінець експоненціального рН простір дорівнює простору 3

ліва квадратна дужка OH в міру мінус права квадратна квадратна дужка простір дорівнює простору 1,10 в міру мінус 11 кінець експоненціального простору pOH дорівнює простору мінус простір log log ліва квадратна дужка OH в міру мінус права квадратна дужка pOH пробіл дорівнює простору мінус простір log log 1,10 до степені мінус 11 кінець експоненціального pOH простір дорівнює простору 11

б) НЕПРАВИЛЬНО. Хоча концентрація H⁺ вказують, що рН розчину становить 11, концентрація іонів ОН^-неправильно, оскільки має бути 3, оскільки: pOH = 14 - pH.

ліва квадратна дужка H у степені плюс плюс права квадратна квадратна дужка пробіл дорівнює простору 1,10 до ступеня мінус 11 кінець експоненціального pH простір дорівнює простору мінус простір log log ліва квадратна дужка H в степені плюс плюс права квадратна дужка рН простір дорівнює простору мінус простір журнал простір 1,10 до ступеня мінус 11 кінець експоненціального рН простір дорівнює простору 11

ліва квадратна дужка OH в міру мінус права квадратна квадратна дужка простір дорівнює простору 1,10 в міру мінус 7 кінець експоненціального простору pOH дорівнює простору мінус простір журналу ліва квадратна дужка OH в міру мінус права квадратна дужка pOH простір дорівнює простору мінус простір log log 1,10 до степені мінус 7 кінець експоненціального pOH пробіл дорівнює простір 7

в) ПРАВИЛЬНО. pH = 11 і pOH = 3, оскільки pH + pOH = 14.

ліва квадратна дужка OH в степені мінус права квадратна квадратна дужка простір дорівнює простору 1,10 в степені мінус 3 кінець експоненціального простору pOH дорівнює простору мінус простір журналу ліва квадратна дужка OH в міру мінус права квадратна дужка pOH простір дорівнює простору мінус простір log log 1,10 до степені мінус 3 кінця експоненціального pOH пробілу дорівнює простір 3

г) НЕПРАВИЛЬНО. Хоча концентрація H⁺ вказують, що рН розчину становить 11, концентрація іонів ОН^-неправильно, оскільки має бути 3, оскільки: pOH = 14 - pH.

3. (UFRGS) Який із наведених водних розчинів має найвищий рН?

а) 0,1 моль / л NaOH
б) NaCl 0,5 моль / л
в) Н₂ТІЛЬКИ₄ 1,0 моль / л
г) 1,0 моль / л HCl
д) 0,2 моль / л КОН

Див. Відповідь

Правильна альтернатива: д) КОН 0,2 моль / л.

а) НЕПРАВИЛЬНО. Розчин є основним, оскільки його рН перевищує 7, але він не має вищого рН серед альтернатив.