Tabla de Contenidos
pH = – log [H 3 O + ]
Για ένα ισχυρό οξύ, όπως το υδροχλωρικό οξύ (HCl), με μοριακότητα 0,02 M ή mol/L, η συγκέντρωση ιόντων υδρονίου θα είναι ίδια με αυτή του οξέος, καθώς είναι πλήρως ιονισμένο, όπως φαίνεται παρακάτω εξίσωση.
HCl -> H 3 O + + Cl –
Επομένως, το pH μπορεί να υπολογιστεί:
pH = – log [H 3 O + ] = – log [0,02] = 1,69
Για ένα ασθενές οξύ, όπως το οξικό οξύ (CH 3 COOH) και τα περισσότερα οργανικά οξέα, η συγκέντρωση του οξέος δεν ταιριάζει με εκείνη των ιόντων υδρονίου επειδή το οξύ διασπάται μερικώς, δίνοντας μια ισορροπία . Επομένως, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τόσο τη συγκέντρωση του οξέος όσο και τον βαθμό διάστασης για να γνωρίζουμε το pH του διαλύματος.
Έτσι, για παράδειγμα, για ένα ασθενές οξύ, όπως το οξικό, με συγκέντρωση 0,02 Μ και βαθμό διάστασης 5%, η συγκέντρωση των ιόντων υδρονίου, και επομένως, το pH, μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:
pH = – log [H 3 O + ] = – log [ C alpha ] = – log (0,02 (5/100)) = 3
Υπολογισμός συγκέντρωσης ιόντων υδρονίου από pH
Η συγκέντρωση των ιόντων υδρονίου μπορεί να υπολογιστεί από το pH κάνοντας την αντίστροφη μαθηματική πράξη από αυτή που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του pH:
pH = – log [H 3 O + ]
[H 3 O + ] = 10 –pH
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, για ένα pH = 6,3; η συγκέντρωση ιόντων υδρονίου θα είναι:
6,3 = – log [H 3 O + ]
– 6,3 = log [H 3 O + ]
[H 3 O + ] = 10 – 6,3 = 5.011,10 -7
Υπολογισμός pOH
Για να γνωρίζουμε το pOH , δηλαδή τον βαθμό βασικότητας ενός υδατικού διαλύματος , είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τη συγκέντρωση ιόντων υδροξειδίου σε ένα διάλυμα ισχυρής βάσης ή τη συγκέντρωση μιας ασθενούς βάσης μαζί με τον βαθμό διάστασής της. Ακολουθώντας ως παράδειγμα αυτό που έγινε με τη συγκέντρωση ανιόντων υδρονίου, για μια ισχυρή βάση όπως το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) με συγκέντρωση 0,02 M μπορεί να ειπωθεί ότι:
pOH = – log [OH – ]
pOH = –log [0,02] = 1,69
Η αναλογία pOH προς pH είναι ίση με:
pH + pOH = 14
pH + 1,69 = 14
pH = 14 – 1,69 = 12,21
Είναι επίσης δυνατός ο υπολογισμός της συγκέντρωσης ιόντων υδροξειδίου από μια τιμή pOH, έτσι για παράδειγμα για μια τιμή pOH 2,56:
2,56 = – log [OH – ]
– 2,56 = log [OH – ]
[OH – ] = 10 -2,56 = 2,75,10 -3 M
Πρακτικά παραδείγματα
Παράδειγμα 1 . Υπολογίστε το pH ενός διαλύματος του οποίου η συγκέντρωση ανιόντων υδρονίου είναι [H 3 O + ] = 1.4.10 -5 M.
Λύση
pH = -log [H 3 O + ]
pH = -log [1.4.10 -5 ]
pH = 4.85
Παράδειγμα 2 . Υπολογίστε τη συγκέντρωση του [H 3 O + ] από ένα pH 8,5.
Λύση
[H 3 O + ] = 10 -pH
[H 3 O + ] = 10 -8,5
[H 3 O + ] = 3,2,10 -9 M
Παράδειγμα 3 . Να υπολογίσετε το pH ενός διαλύματος, αν η συγκέντρωση του Η 3 Ο + είναι 0,0001 moles ανά λίτρο.
Λύση
pH = –log(0,0001) = 4
Παράδειγμα 4 . Βρείτε το pH ενός διαλύματος υδροχλωρικού οξέος 0,03 Μ, HCl.
Το υδροχλωρικό οξύ είναι ένα ισχυρό οξύ που διασπάται σύμφωνα με μοριακή αναλογία 1:1 σε ιόντα υδρονίου και ανιόντα χλωρίου. Επομένως, η συγκέντρωση των ιόντων υδρονίου είναι ακριβώς ίδια με τη συγκέντρωση του διαλύματος οξέος.
Απάντηση
[ Η3Ο + ]= 0,03 Μ
pH = – log (0,03)
pH = 1,5
Όταν εκτελείτε υπολογισμούς για τον υπολογισμό του pH, θα πρέπει πάντα να ελέγχετε ότι οι απαντήσεις σας έχουν νόημα. Ένα οξύ πρέπει να έχει pH πολύ χαμηλότερο από 7 (συνήθως 1-3), ενώ μια βάση έχει υψηλή τιμή pH (συνήθως γύρω στο 11-13). Αν και θεωρητικά είναι δυνατός ο υπολογισμός ενός αρνητικού pH, στην πράξη οι τιμές του pH πρέπει να είναι μεταξύ 0 και 14. Αυτό σημαίνει ότι pH μεγαλύτερο από 14 υποδηλώνει ότι πρέπει να έχει συμβεί κάποιο είδος σφάλματος.
Πηγές
- Υπολογισμός_pH και pOH. (2021). Ανακτήθηκε στις 17 Μαρτίου 2021, από https://www.chem.purdue.edu/gchelp/howtosolveit/Equilibrium/Calculating_pHandpOH.htm
