Beregning av pH for å kjenne surheten og basisiteten til en løsning

pH = – log [H ₃ O ⁺ ]

For en sterk syre, som saltsyre (HCl), med en molaritet på 0,02 M eller mol/L, vil hydroniumionkonsentrasjonen være den samme som for syren, siden den er fullstendig ionisert, 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 svak syre, som eddiksyre (CH ₃ COOH) og de fleste organiske syrer, samsvarer ikke konsentrasjonen av syren med hydroniumionene fordi syren er delvis dissosiert, noe som gir en likevekt. Derfor er det nødvendig å vite både konsentrasjonen av syren og graden av dissosiasjon for å vite pH i løsningen.

For en svak syre, som eddiksyre, med en konsentrasjon på 0,02 M og en dissosiasjonsgrad på 5 %, kan for eksempel konsentrasjonen av hydroniumioner, og derfor pH, beregnes som følger:

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

Beregning av hydroniumionkonsentrasjon fra pH

Konsentrasjonen av hydroniumioner kan beregnes fra pH ved å utføre den omvendte matematiske operasjonen til den som ble brukt til å beregne pH:

pH = – log [H ₃ O ⁺ ]

[H30 ₊ ] = 10  ^{– pH}

Det er derfor, for en pH = 6,3; hydroniumionkonsentrasjonen vil være:

6,3 = – log [H ₃ O ⁺ ]

– 6,3 = log [H ₃ O ⁺ ]

[ _H3O ⁺ ] = 10 – ^6,3 = 5 011,10 ^-7

pOH-beregning

For å kjenne pOH , det vil si graden av basicitet til en vandig løsning , er det nødvendig å kjenne konsentrasjonen av hydroksidioner i en sterk baseløsning, eller konsentrasjonen av en svak base sammen med dens dissosiasjonsgrad. Følgende som et eksempel hva som ble gjort med konsentrasjonen av hydroniumanioner, for en sterk base som natriumhydroksid (NaOH) med en konsentrasjon på 0,02 M kan det sies at:

pOH = – log [OH ^– ]

pOH = –log [0,02] = 1,69

Forholdet mellom pOH og pH er lik:

pH + pOH = 14

pH + 1,69 = 14

pH = 14 – 1,69 = 12,21

Det er også mulig å beregne hydroksidionkonsentrasjonen fra en pOH-verdi, altså for eksempel for en pOH-verdi 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 løsning hvis konsentrasjon av hydroniumanioner er [H ₃ O ⁺ ] = 1.4.10  ^-5  M.

Løsning

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

Eksempel 2 . Beregn konsentrasjonen av [H ₃ O ⁺ ] fra en pH på 8,5.

Løsning

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

Eksempel 3 . Beregn pH til en løsning hvis konsentrasjonen av H ₃ O ⁺ er 0,0001 mol per liter.

Løsning

pH = –log(0,0001) = 4

Eksempel 4 . Finn pH til en 0,03 M løsning av saltsyre, HCl.

Saltsyre er en sterk syre som dissosieres i henhold til et molforhold på 1:1 til hydroniumioner og kloridanioner. Derfor er konsentrasjonen av hydroniumioner nøyaktig den samme som konsentrasjonen av syreløsningen.

Svar

[H30 ₊ ] = 0,03 ^M

pH = – log (0,03)
pH = 1,5

Når du utfører beregninger for å beregne pH, bør du alltid sjekke at svarene gir mening. En syre bør ha en pH mye lavere enn 7 (vanligvis 1-3), mens en base har en høy pH-verdi (vanligvis rundt 11-13). Selv om det i teorien er mulig å beregne en negativ pH, må pH-verdiene i praksis være mellom 0 og 14. Dette betyr at en pH større enn 14 indikerer at en eller annen type feil må ha oppstått.

Kilder

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