Beregning af pH for at kende en opløsnings surhedsgrad og basicitet

pH = – log [H ₃ O ⁺ ]

For en stærk syre, såsom saltsyre (HCl), med en molaritet på 0,02 M eller mol/L, vil hydroniumionkoncentrationen være den samme som syrens, da den er fuldt ioniseret, som vist i det følgende ligning.

HCl -> H ₃ O ⁺ + Cl ^–

Derfor kan pH beregnes:

pH = – log [H ₃ O ⁺ ] = – log [0,02] = 1,69

For en svag syre, såsom eddikesyre (CH ₃ COOH) og de fleste organiske syrer, svarer koncentrationen af ​​syren ikke til hydroniumionernes koncentration, fordi syren er delvist dissocieret, hvilket giver en ligevægt . Derfor er det nødvendigt at kende både koncentrationen af ​​syren og graden af ​​dissociation for at kende opløsningens pH.

Således kan for eksempel for en svag syre, såsom eddikesyre, med en koncentration på 0,02 M og en dissociationsgrad på 5 %, koncentrationen af ​​hydroniumioner, og derfor pH, beregnes som følger:

pH = – log [H ₃ O ⁺ ] = – log [ C alpha ] = – log (0,02 (5/100)) = 3

Beregning af hydroniumionkoncentration ud fra pH

Koncentrationen af ​​hydroniumioner kan beregnes ud fra pH ved at udføre den omvendte matematiske operation til den, der bruges til at beregne pH:

pH = – log [H ₃ O ⁺ ]

[ _H3O + ] = 10  ^{– pH}

Det er derfor, for en pH = 6,3; hydroniumionkoncentrationen ville være:

6,3 = – log [H ₃ O ⁺ ]

– 6,3 = log [H ₃ O ⁺ ]

[ _H3O ⁺ ] = 10 – ^6,3 = 5.011,10 ^-7

pOH beregning

For at kende pOH , det vil sige graden af ​​basicitet af en vandig opløsning , er det nødvendigt at kende koncentrationen af ​​hydroxidioner i en stærk baseopløsning eller koncentrationen af ​​en svag base sammen med dens dissociationsgrad. Følgende som et eksempel, hvad der blev gjort med koncentrationen af ​​hydroniumanioner, for en stærk base såsom natriumhydroxid (NaOH) med en koncentration på 0,02 M kan det siges, at:

pOH = – log [OH ^– ]

pOH = –log [0,02] = 1,69

Forholdet mellem pOH og pH er lig med:

pH + pOH = 14

pH + 1,69 = 14

pH = 14 – 1,69 = 12,21

Det er også muligt at beregne hydroxidionkoncentrationen ud fra en pOH-værdi, således for eksempel for en pOH-værdi på 2,56:

2,56 = – log [OH ^– ]

– 2,56 = log [OH ^– ]

[OH ^– ] = 10 ^-2,56 = 2,75,10 ^-3 M

Praktiske eksempler

Eksempel 1 . Beregn pH for en opløsning, hvis koncentration af hydroniumanioner er [H ₃ O ⁺ ] = 1.4.10  ^-5  M.

Løsning

pH = -log [H3O ₊ ^] pH
= -log [1.4.10  ^-5 ]
pH = 4.85

Eksempel 2 . Beregn koncentrationen af ​​[H ₃ O ⁺ ] ud fra en pH på 8,5.

Løsning

[ _H3O ⁺ ] = 10  _– ^pH
[ _H3O ⁺  ] =  ^10-8,5 [
H3O ⁺ ]  = ^3,2,10-9 M

Eksempel 3 . Beregn pH-værdien af ​​en opløsning, hvis koncentrationen af ​​H ₃ O ⁺ er 0,0001 mol pr. liter.

Løsning

pH = –log(0,0001) = 4

Eksempel 4 . Find pH-værdien af ​​en 0,03 M opløsning af saltsyre, HCl.

Saltsyre er en stærk syre, der dissocierer i henhold til et molforhold på 1:1 til hydroniumioner og chloridanioner. Derfor er koncentrationen af ​​hydroniumioner nøjagtig den samme som koncentrationen af ​​syreopløsningen.

Svar

[ _H3O + ]= 0,03 ^M

pH = – log (0,03)
pH = 1,5

Når du udfører beregninger for at beregne pH, bør du altid kontrollere, at dine svar giver mening. En syre skal have en pH meget lavere end 7 (normalt 1-3), mens en base har en høj pH-værdi (normalt omkring 11-13). Selvom det i teorien er muligt at beregne en negativ pH, skal pH-værdierne i praksis være mellem 0 og 14. Det betyder, at en pH større end 14 indikerer, at der skal være opstået en eller anden form for fejl.

Kilder

• Beregning af_pH og pOH. (2021). Hentet 17. marts 2021 fra https://www.chem.purdue.edu/gchelp/howtosolveit/Equilibrium/Calculating_pHandpOH.htm