Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2,5: рН

  • Page ID
    6577
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    рН

    Кислоти та основи

    Будь-яку сполуку, яка додає в розчин іони Н + (вільний протон), ми можемо назвати кислотою. Поряд з цим ми очікуємо, що будь-яка сполука, яка зменшить концентрацію вільного Н + розчину в якості основи. рН - потужність Н + розчину. Визначимо цю потужність як молярну концентрацію Н + в розчині. Ця концентрація незмінно закінчується відносно невеликим числом (хоча великим в абсолютних числах) і виражається як десяткове число. Оскільки діапазон концентрацій настільки великий, ми виражаємо ці числа як логарифмічні числа, щоб уникнути запису багатьох 0 після десяткового і полегшити спілкування концентрації. Оскільки ці числа настільки (відносно) малі, ми використовуємо негативний логарифм для опису цієї концентрації.

    Математично визначені,рН =-\ log_ {10}\ чорний {H} ^+\ брекка

    Шкала рН коливається так, що все, що нижче рН 7, є кислим, а все, що вище рН 7, є лужним. Так менша кількість є більш кислим. Але хіба ми не просто стверджували, що щось кислотне містить більше іонів H +? Пам'ятайте, оскільки ми маємо справу з негативним логарифмом, це означає, що концентрація вище.

    Логарифмічні шкали

    Якщо у нас є кількість, яка дорівнює 10 2, ми знаємо, що перекладається на 100. Так само, як якщо у нас є кількість 10 4, ми знаємо, що перекладається на 10000. Так само, як стає незручно тримати писати всі ці 0, це дійсно недоцільно писати багато 0 після десяткової. Про це дуже важко говорити теж! Таким чином, ми також будемо виражати числа, як 0,0001 як 10 -4. Логарифм - це зворотна функція показника. Тому:

    • \ log_ {10} ({0.0001}) =-4
    • \ log_ {10} ({10} ^ {-4}) =-4

    Отже, як ми визначаємо розчин, який є pH 2? Ну, ми вже вирішили, що цей розчин нижче рН 7 - робить його кислотою. Але що це означає з точки зору концентрації іонів Н +?
    Давайте розберемо це алгебраїчно:

    • рН =-\ log_ {10}\ чорний {H} ^+\ бреккаДавайте перенесемо (-) на іншу сторону
    • -рН =\ log_ {10}\ чорний {H} ^+\ бреккаТепер повернемо Log → base 10
    • 10^ {-pH} =\ чорний {H} ^+\ бреклаПідключіть рН → молярна концентрація [H +]

    Як ми зараз бачимо, розчин pH 2 є кислим, оскільки молярна концентрація [H +] становить 10 -2 моль/л або 0,01 М

    Дисоціація іонів: Це число мало!

    Це не маленька кількість. Пам'ятайте, що моль - це 6.022 Х 10 23. Це дуже велика кількість! Подумайте про це! Розчин рН 4 є кислим, але якщо ми включаємо формулу, то розуміємо, що це дорівнює 0,0001M H + — менше рН 2 при 0,01 М!

    Але давайте порівняємо його з вмістом [H +] H 2 O. Тепер я буду звучати божевільніше! Воду можна вважати, що знаходиться в рівновазі, де деякі молекули іонізуючі та деіонізуючі. Ми можемо висловити це двома способами:

    • Н 2 О Н + ОН
    • 2 О Н 3 О + ОН

    Так в будь-якій заданій точці літр Н 2 О при нейтральному pH (7) має 10 -7 моль іонів Н +. До речі, він також має 10 -7 молів OH - в розчині. Другий вираз вказує на утворення іона гідронію (H 3 O +) замість вільного протона в розчині. Тож щось, що є pH 2, є сильнішою кислотою, ніж рН 4, чи не так? Ні. Це якраз вказує на кількість вільних протонів у розчині. Він більш кислий, але кислотна сила означає щось інше. Коли ми говоримо про сильних кислотах, це означає, що швидше за все пожертвувати протон в розчин, оскільки він швидше іонізується. Давайте розглянемо наступне:

    • HA H + (aq) + A (aq) Де HA - кислота, що дисоціює в розчині

    Якщо ця дисоціація дуже висока, то ми говоримо, що це сильна кислота. Аналогічно, така сполука, як NaOH, легко дисоціює повністю в розчині і забезпечує OH - іони, які можуть легко видалити H + з розчину - міцну основу! Ми говоримо про дисоціацію з точки зору показників, і ми виражаємо це як константа дисоціації кислоти, K a. Це обчислюється за допомогою концентрацій [H +] (протон), [A ] (кон'югатна основа) та [HA] (недисоційована) при рівновазі:

    • K_ {a} =\ розрив {[{H} ^+] [{A} ^-]} {[{ГА}]}

    Так само, як і порядки, які ми маємо при обговоренні рН, швидкості дисоціації зручніше повідомляти за логарифмічною шкалою.

    • {p} К_ {a} = -\ log_ {10} {K_ {a}}

    Подумайте про це так, якщо концентрація дисоційованих іонів дуже висока, чисельник в швидкості дуже високий → К а великий. Іншими словами, при рівновазі реакція дисоціації виглядає більш односпрямованою, ніж двонаправленої, оскільки з'єднання легко іонізується:

    • ГА → Н + (aq) + А (aq)

    У цій шкалі ми називаємо що-небудь з pK a < -2 як сильну кислоту, оскільки вона буде легко дисоціювати в розчині. Ця форма константи дисоціації надзвичайно корисна при оцінці рН буферизованих розчинів і для знаходження рівноважного рН кислотно-лужної реакції (між протоном і сполученим підставою). Ми можемо оцінити рН, використовуючи рівняння Гендерсона-Хассельбальха:

    • {pH} = {p} K_ {a} +\ log_ {10}\ лівий (\ розрив {[{A} ^-]} {[{HA}]}\ праворуч)

    Буферні рішення

    Буфер - це те, що чинить опір змінам. Буферний розчин - це той, який складається зі слабкої кислоти або слабкої основи, яка буде контролювати рН розчину. Уявіть собі буфер, який буде резервуаром наявних іонів H+ або OH-. Якщо буферний розчин має рН 2, додавання до нього основного розчину не призведе до різкої зміни рН, оскільки резервуар H+ буде безперервно нейтралізувати основу. Зрештою, це сховище або резервуар H+ буде виснажений. Коли це станеться, рН раптово зміниться. Діапазон, в якому додається кислота або основа без значної зміни рН, називається буферной зоною або буферною здатністю. Коли цей магазин H+ або буферної ємності витрачається, ми досягли точки еквівалентності, яка описує точку, в якій основа повністю нейтралізувала слабку кислоту.

    Файл:Титрування слабкої кислоти з сильним base.PNG

    Титрування кислоти основою Розчин має хорошу буферну здатність між рН 3 і рН 5

    Моделювання кислот і основ

    Кислотно-лужний розчин

    Натисніть тут, щоб запустити моделювання на кислотах і основах

    моделювання рН

    Шкала рН

    Натисніть тут, щоб запустити моделювання на шкалах рН

    Скористайтеся таблицею нижче, щоб вказати, чи є елемент кислотою чи основою, і який ви прогнозуєте рН. Ми можемо визначити їх у класі за допомогою вимірювання.

    Рішення

    Кислота або основа

    Прогнозований рН

    Фактичний рН

    Кава

         

    Кола

         

    Дистильована
    Н 2 О

         

    Миючий засіб

         

    Відбілювач

         

    Яблучний сік

         
    антацидний розчин      
    • Was this article helpful?