Tabla de Contenidos
Bir çözeltinin pOH’si, söz konusu çözeltide bulunan hidroksit iyonlarının molar konsantrasyonunun 10 tabanlı logaritmasının negatifi olarak tanımlanır , yani:
pH bir çözeltinin asitliğinin bir ölçüsü olduğu gibi, pOH da onun bazlığının bir ölçüsüdür.
Bazen pH ölçeği dolaylı da olsa pOH ile aynı bilgileri sağlıyorsa, pOH’nin neden var olduğu ve neden kullanıldığı kafa karıştırıcıdır. Başka bir deyişle, pOH’ın bize verebileceği, bize zaten bir çözeltinin pH’ını vermeyen hiçbir bilgi yoktur.
Ancak, pOH hesaplamanın pH hesaplamaktan daha kolay olduğu birçok durum vardır. Bir örnek, güçlü veya zayıf bazların çözeltilerini hazırladığımızda ortaya çıkar ve daha da kötü şöhretli bir diğeri, zayıf bir bazdan ve onun eşlenik asidinin bir tuzundan tampon çözeltiler hazırlarken ortaya çıkar.
Genel olarak, ne zaman bir bazik çözeltinin varlığında bulunsak, pOH’nin hesaplanması, asidik bir çözeltinin pH’ının hesaplanmasına benzer bir şekilde yapılabilir, basitçe her yerde hidronyum iyonları (H 3 O + ) şu şekilde değiştirilir : hidroksit iyonları (OH . ), pOH ile pH, güçlü veya zayıf bir baz ile güçlü veya zayıf bir asit ve bazlık sabiti (Kb ) ile asitlik sabiti ( K a ).
Aşağıdaki bölümlerde, farklı durumlarda ve farklı veri türlerinden pOH hesaplama sürecini inceleyeceğiz. Bununla birlikte, önce sulu çözeltide asit-baz dengesi ile ilgili temel kavramların kısa bir incelemesini yapacağız.
Suyun iyon dengesi
Sulu bir çözeltinin asitliği veya bazlığı iki faktör tarafından belirlenir: çözünen olarak hareket eden asit veya baz ve çözücü olarak hareket eden su. Su, asitlik ve bazlık kavramının en önemli bölümünü temsil eder ve aslında asidik, bazik ve nötr bir çözelti ile ne demek istediğimizi belirler.
Aynı zamanda, hem pH hem de pOH ölçeklerini tanımlayan sudur ve bunu, herhangi bir su örneğinde sürekli olarak oluşan asit-baz dengesi sayesinde yapar, burada bir su molekülü asit gibi davranırken diğeri hareket eder. baz olarak:
Su kendini protonlaştırdığı ve hidrolize ettiği için bu reaksiyona suyun otoprotoliz reaksiyonu denir. Alternatif olarak, bu denklem basit bir ayrışma olarak basitleştirilmiş biçimde yazılabilir:
Bu reaksiyon, hızla dengeye ulaşan tersinir bir reaksiyondur . Bu nedenle, suyun iyonik ürününün sabiti veya KW olarak adlandırılan ve şu şekilde verilen bir denge sabiti ile ilişkilendirilmiştir:
Bu denklemin her iki tarafında 10 tabanının negatif logaritması alındığında, logaritmanın bazı özellikleri uygulanarak ve pH ve pOH tanımları kullanılarak bu denklem şöyle olur:
Stokiyometri ile, saf suda (nötr kabul edilir) proton (veya hidronyum iyonları) ve hidroksit konsantrasyonları birbirine eşittir ve 10-7 M değerindedir. Asidik bir çözeltide , daha yüksek bir hidronyum iyonları konsantrasyonu vardır, ve içinde Bazik bir çözeltide daha yüksek konsantrasyonda hidroksit iyonları vardır. Bu verilere dayanarak, bir çözeltinin asitliği ve bazlığı ile ilgili aşağıdaki sonuçlara varabiliriz:
- Nötr bir çözeltinin hem pH’ı hem de pOH’si 7’dir.
- Bir asit çözeltisinin pH’ı <7 ve pOH>7’dir.
- Bazik bir çözeltinin pH>7’si ve pOH<7’si vardır.
Asitler ve bazlar kavramı
Herhangi bir çözeltinin pOH’sini hesaplamak için önce ne tür çözünen maddeler içerdiğini belirlememiz gerekir. Genel olarak, üç tip çözünen madde arasında ayrım yapacağız:
- Asidik çözünen maddeler veya basitçe asitler.
- Temel çözünenler veya bazlar.
- nötr çözünenler
Basit olması için, Brønsted ve Lowry’nin asitler ve bazlar kavramını kullanacağız; buna göre asit, diğerine proton verebilen herhangi bir maddedir ve baz, proton alabilen herhangi bir maddedir. Öte yandan, iki şeyden herhangi birini yapamayan bir çözünen nötr olacaktır.
asit baz dengesi
Asitler ve bazlardan bahsederken, iki asit sınıfı ve iki baz sınıfı arasında ayrım yapmak da gereklidir. Her ikisi de güçlü asitler veya bazlar veya zayıf asitler veya bazlar olabilir. İkisi arasındaki fark, ikinci durumda tersinir bir reaksiyon veya asit-baz dengesi söz konusuyken, güçlü asitler ve bazlar söz konusu olduğunda bunların ayrıştığı veya tamamen reaksiyona girdiği (bir denge kurulmamıştır) varsayılır.
Bu çok önemlidir, çünkü bir çözeltinin pOH’sini hesaplarken, eğer zayıf asitler veya bazlarla ilgiliyse, kimyasal bir dengeyi çözmemiz gerekir, halbuki onlar güçlüyse çözmeyiz.
Kuvvetli asit ve baz çözeltilerinin pOH’sinin hesaplanması
Güçlü asitlerin ve bazların çözeltilerinin pOH’sinin hesaplanmasına karşılık gelen en basit durumla başlayalım. Sorunları tutarlı bir şekilde çözme yöntemini sürdürmek için, farklı iyonların konsantrasyonlarının ilgili iyonları ayırdıklarında veya hidrolize ettiklerinde nasıl değiştiğini açıkça göstermek için tüm asit ve baz durumlarında bir ICE tablosu (Başlangıç konsantrasyonları, değişim ve dengedeki konsantrasyonlar) kullanacağız. çözünenler
Durum 1: Kuvvetli asitler
Güçlü bir asit çözeltisinin pOH’sini hesaplamak için, asidin molar konsantrasyonundan ve ayrışma denkleminden başlarız. Asidin başlangıç konsantrasyonu ile çözeltideki protonların veya hidronyum iyonlarının konsantrasyonu stokiyometri ile hesaplanır. Bu konsantrasyonla pH belirlenir ve daha sonra bu, önceki denklem aracılığıyla pOH’yi hesaplamak için kullanılır.
Örnek 1: 10-4 molar hidroklorik asit çözeltisinin pOH’sini belirleyin.
Hidroklorik asit veya HCI güçlü bir asittir ve ayrışma reaksiyonu şu şekilde verilir:
Bu durumda HCI için ICE tablosu şöyle olacaktır:
| HCI | H2O _ _ | H3O + _ _ | CI – | |
| ilk konsantrasyonlar | 10 -4M _ | — | 0 | 0 |
| Değiştirmek | –10 -4M _ | — | +10 -4M _ | +10 -4M _ |
| Dengeye Odaklanın | 0 | — | 10 -4M _ | 10 -4M _ |
Görülebileceği gibi, sıfır konsantrasyonda hidronyum ve klorür iyonlarından başlar. Daha sonra HCl’nin tamamı tamamen ayrışır ve ardından 10-4 M hem hidronyum iyonları hem de klorür iyonları oluşur, böylece dengede HCI kalmaz ve hidronyum iyonu konsantrasyonu 10-4 m’dir .
pH tanımını kullanarak:
Son olarak, pOH, pH’ı 14’ten çıkararak hesaplanır:
Beklendiği gibi, çözeltinin pOH’si 7’den büyüktür ve bu, çözünenin bir asit olduğu gerçeğiyle tutarlıdır.
Durum 2: Güçlü bazlar
Güçlü bazlar söz konusu olduğunda, işlem biraz daha doğrudandır, çünkü baz çözündüğünde doğrudan hidroksit iyonları üretir. Bunlar bir ICE tablosu yardımıyla stokiyometri ile belirlenir ve son olarak pOH’yi doğrudan hesaplamak için formül uygulanır.
Örnek 2: 10-3 molar sodyum hidroksit çözeltisinin pOH’sini belirleyin.
Sodyum hidroksit veya NaOH güçlü bir bazdır ve ayrışma reaksiyonu şu şekilde verilir:
Bu durumda NaOH için ICE tablosu:
| NaOH | Hayır + | oh- _ | |
| ilk konsantrasyonlar | 10 -3M _ | 0 | 0 |
| Değiştirmek | –10 -3M _ | +10 -3M _ | +10 -3M _ |
| Dengeye Odaklanın | 0 | 10 -3M _ | 10 -3M _ |
Yine, sıfır konsantrasyonda sodyum ve hidroksit iyonlarından başlar. Daha sonra, güçlü bir baz olduğu için tüm NaOH tamamen ayrışır, ardından 10 -3 M hem sodyum iyonları hem de hidroksit iyonları oluşur, böylece dengeye ulaşıldığında NaOH kalmaz ve hidroksit iyonlarının konsantrasyonu 10 – 3 M.
Şimdi, pOH tanımını kullanarak:
Bu durumda, pOH, bir baz olduğu gerçeğini kabul ederek 7’den küçüktür.
Durum 3: Zayıf asitler
Zayıf bir asit çözeltisinin pOH’sini hesaplamak için genel süreç, güçlü asitlerde olduğu gibi aynı adımları izler, tek fark, asidin hangi fraksiyonunu bilmediğimiz için hidronyum konsantrasyonunu doğrudan ICE tablosundan elde edemememizdir. dengeye ulaşılmadan önce ayrışır.
Yukarıdakilere dayanarak, hidronyum iyonlarının nihai konsantrasyonunu bulmak için dengeyi çözmeyi içeren prosedüre ek bir adım dahil edilmelidir. Bu, zayıf asidin ayrışma sabiti kullanılarak yapılır.
Örnek 3: Asit ayrışma sabitinin 1.75.10-5 olduğunu bilerek 10-4 molar asetik asit çözeltisinin pOH’sini belirleyin.
Asetik asit zayıf bir organik asittir ve ayrışma reaksiyonu aşağıdaki kimyasal denge ile verilir:
Aşağıdaki ICE tablosu, ilk konsantrasyonları son konsantrasyonlarla ilişkilendirir. Bu durumda, ne kadar asidin gerçekte ayrıştığını önceden bilmediğimiz için, konsantrasyonundaki değişiklik bir bilinmeyen (x) olarak ifade edilmelidir.
| hac | H2O _ _ | H3O + _ _ | Ac – | |
| ilk konsantrasyonlar | 10 -4M _ | — | 0 | 0 |
| Değiştirmek | -X | — | +X | +X |
| Dengeye Odaklanın | 10 -4 –X | — | X | X |
Bilinmeyen X’i bulmak için, asitlik sabiti tarafından verilen dengedeki tüm türlerin konsantrasyonları arasındaki ilişkiyi kullanmak yeterlidir:
Bu denklem şu şekilde yeniden yazılabilir:
ki bu, ikinci dereceden formül kullanılarak veya uygun işleve sahip bilimsel bir hesap makinesi kullanılarak kolayca çözülebilen ikinci dereceden bir denklemdir. Asitlik sabitinin değeri değiştirildikten sonra bu denklemin çözümü şu şekildedir:
Şimdi, bu hidronyum iyonları konsantrasyonunu kullanarak, daha önce yaptığımız gibi pH’ı ve bununla pOH’yi hesaplıyoruz.
Son olarak, pOH, pH’ı 14’ten çıkararak hesaplanır:
Bu durumda, her iki asit de aynı konsantrasyonda olmasına rağmen, pOH’nin HCI durumunda olduğundan daha az asidik olduğuna dikkat edin. Bunun nedeni, bunun zayıf bir asit, diğerinin ise güçlü olmasıdır.
Durum 4: Zayıf temeller
Zayıf bazların pOH’sinin hesaplanması, güçlü bazlar ve zayıf asitler durumunda uygulananları birleştirir, yani ikinci durumda olduğu gibi bir kimyasal denge çözülmelidir, ancak OH konsantrasyonu doğrudan elde edilir – ve sonra pOH’yi aşağıdaki gibi hesaplayın ilk.
Örnek 4: Bazlık sabitinin 7.4.10 -10 olduğunu bilerek 10 -2 molar anilin çözeltisinin pOH’sini belirleyin .
Yine baz ayrışma reaksiyonundan başlıyoruz, ancak bu durumda zayıf bir baz olduğundan aşağıdaki denge kurulur:
Basit olması için, anilin genel bir B tabanı olarak temsil edilir. ICE tablosu, önceki duruma benzer şekilde doldurulur:
| B. | H2O _ _ | BH + | oh- _ | |
| ilk konsantrasyonlar | 10 -2M _ | — | 0 | 0 |
| Değiştirmek | -X | — | +X | +X |
| Dengeye Odaklanın | 10 -2 –X | — | X | X |
Yine, bilinmeyen X, baziklik sabiti aracılığıyla bulunur:
Daha önce olduğu gibi, bu denklem ikinci dereceden bir denklem olarak yeniden yazılabilir:
kimin çözümü:
Bu konsantrasyonla pOH’yi doğrudan hesaplayabiliriz:
Bu, baz olan bir anilin solüsyonu olduğu düşünüldüğünde beklenen bir alkalin veya bazik pOH değeridir. Bununla birlikte, bu çözeltideki anilinin önceki bazik çözeltideki sodyum hidroksitten 100 kat daha konsantre olmasına rağmen, hidroksit iyonlarının konsantrasyonunun 365 kat daha az olduğu not edilebilir, bu da gerçeğin bir sonucudur. oldukça zayıf bir bazdır.
Durum 5: Bir tampon sisteminin veya pH tampon çözeltisinin pOH’sinin hesaplanması
Tampon çözeltiler, zayıf bir asit ve onun eşlenik bazının tuzunun veya zayıf bir baz ile eşlenik asidinin bir tuzunun karışımlarıdır. Her iki durumda da pH ve pOH, Henderson-Hasselbalch denklemi kullanılarak hesaplanabilir. Bu denklemin zayıf asit ve eşlenik bazı veya zayıf baz ve eşlenik asit olmasına bağlı olarak iki formu vardır:
Zayıf asit/eşlenik baz tampon sistemi:
Zayıf baz/eşlenik asit tampon sistemi:
burada pKa ve pKb , sırasıyla, asitlik ve bazlık sabitinin negatif tabanlı on logaritmasıdır.
Örnek 5: Asetik asidin asitlik sabitinin 1.75.10-5 olduğunu bilerek, 0.5 M asetik asit ve 0.3 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin pOH’sini belirleyin .
Bu sistem, eşlenik bazının bir tuzu ile zayıf bir asit tamponuna karşılık gelir, dolayısıyla bu durumda pH’ı hesaplamak için Henderson-Hasselbalch denkleminin ilk biçimi kullanılır ve ancak o zaman pOH hesaplanır. Asit ve tuzun (C asidi ve C tuzu ) analitik konsantrasyonları, dengede bu türlerin ilgili konsantrasyonlarına iyi bir yaklaşım olarak alınabilir:
Örnek 6: Amonyağın bazlık sabitinin 1.8.10-5 olduğunu bilerek, 0.3 M amonyak ve 0.5 M amonyum klorür içeren bir tampon çözeltinin pOH’sini belirleyin .
Bu, bir öncekinin tam tersi bir durumdur. Bu tampon, konjuge asidinin bir tuzu ile zayıf bir baza karşılık gelir. Henderson-Hasselbalch denkleminin ikinci biçimi kullanılarak, pOH doğrudan belirlenebilir:
Referanslar
korozyonpedia. (2018, 5 Kasım). pOH. https://www.corrosionpedia.com/definition/895/poh adresinden alındı
Brown, T. (2021). Kimya: Merkezi Bilim (11. baskı). Londra, İngiltere: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ve Herranz, ZR (2020). Kimya (10. baskı). New York, NY: MCGRAW-HILL.
Covington, AK (1985, 1 Ocak). pH ölçeklerinin tanımı, standart referans değerleri, pH ölçümü ve ilgili terminoloji (Recommendations 1984). https://www.degruyter.com/document/doi/10.1351/pac198557030531/html adresinden alındı.
Helmenstine, A. (2021, 5 Ağustos). pOH nedir? Tanım ve Hesaplama. https://sciencenotes.org/what-is-poh-definition-and-calculation/ adresinden alındı.
