A pH kiszámítása az oldat savasságának és bázikusságának megismeréséhez

pH = – log [H ₃ O ⁺ ]

Egy 0,02 M vagy mol/L molaritású erős sav, például sósav (HCl) esetében a hidrogénion-koncentráció megegyezik a savéval, mivel az teljesen ionizált, amint az az alábbiakban látható. egyenlet.

HCl -> H ₃ O ⁺ + Cl ^–

Ezért a pH-érték kiszámítható:

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

Gyenge savnál, például ecetsavnál (CH3COOH ₎ és a legtöbb szerves savnál a sav koncentrációja nem egyezik a hidrogénionok koncentrációjával, mivel a sav részlegesen disszociál, így egyensúly alakul ki. Ezért az oldat pH-jának ismeretéhez mind a sav koncentrációját, mind a disszociáció fokát ismerni kell.

Így például egy gyenge savnál, például ecetsavnál, amelynek koncentrációja 0,02 M és disszociációs foka 5%, a hidrogénionok koncentrációja és így a pH a következőképpen számítható ki:

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

Hidroniumion koncentráció számítása pH-ból

A hidrogénionok koncentrációja kiszámítható a pH-ból a pH kiszámításához használt matematikai művelettel fordított művelettel:

pH = – log [H ₃ O ⁺ ]

[H ₃ O ⁺ ] = 10  ^–pH

Ez az oka annak, hogy a pH = 6,3; a hidroniumion koncentrációja a következő lenne:

6,3 = – log [H ₃ O ⁺ ]

– 6,3 = log [H ₃ O ⁺ ]

[ _H3O ^{+ ]} = ^10-6,3 = 5011,10-7

pOH számítás

A pOH , azaz a vizes oldat bázikussági fokának megismeréséhez ismernünk kell a hidroxidionok koncentrációját erős bázis oldatban, vagy a gyenge bázis koncentrációját a disszociációs fokával együtt. Példaként követve azt, amit a hidrogén-anionok koncentrációjával végeztünk, egy erős bázisra, mint például a nátrium-hidroxidra (NaOH), amelynek koncentrációja 0,02 M, elmondható, hogy:

pOH = – log [OH ^– ]

pOH = –log [0,02] = 1,69

A pOH és a pH aránya egyenlő:

pH + pOH = 14

pH + 1,69 = 14

pH = 14 – 1,69 = 12,21

A hidroxidion-koncentráció kiszámítható pOH értékből is, így például 2,56 pOH érték esetén:

2,56 = – log [OH ^– ]

– 2,56 = log [OH ^– ]

[OH ^– ] = 10 ^-2,56 = 2,75,10 ^-3 M

Gyakorlati példák

1. példa . Számítsa ki a pH értékét olyan oldatra, amelynek hidrogén-anionjainak koncentrációja [H ₃ O ⁺ ] = 1,4,10  ^-5  M.

Megoldás

pH = -log [H ₃ O ⁺ ]
pH = -log [1.4.10  ^-5 ]
pH = 4.85

2. példa . _{Számítsa ki a [H 3} O ⁺ ] koncentrációját 8,5 pH-értékről.

Megoldás

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

3. példa . _{Számítsa ki egy oldat pH-ját, ha a H 3} O ⁺ koncentrációja 0,0001 mol/l!

Megoldás

pH = –log(0,0001) = 4

4. példa . Határozza meg a 0,03 M sósav, HCl oldat pH-értékét.

A sósav egy erős sav, amely 1:1 mólarányban hidrogén-ionokká és klorid-anionokká disszociál. Ezért a hidrogénionok koncentrációja pontosan megegyezik a savas oldat koncentrációjával.

Válasz

[H30 ₊ ] =0,03 ^M

pH = – log (0,03)
pH = 1,5

Amikor számításokat végez a pH kiszámításához, mindig ellenőriznie kell, hogy a válaszai értelmesek-e. A sav pH-jának 7-nél jóval alacsonyabbnak kell lennie (általában 1-3), míg a bázisnak magas (általában 11-13 körüli). Bár elméletben lehetséges negatív pH kiszámítása, a gyakorlatban a pH-értékeknek 0 és 14 között kell lenniük. Ez azt jelenti, hogy a 14-nél nagyobb pH azt jelzi, hogy valamilyen hiba történt.

Források

• A pH és a pOH kiszámítása. (2021). Letöltve 2021. március 17-én, innen: https://www.chem.purdue.edu/gchelp/howtosolveit/Equilibrium/Calculating_pHandpOH.htm