Štai kaip apskaičiuoti pH reikšmes

Greita chemijos apžvalga

ThoughtCo / Nusha Ashjaee

pH yra cheminio tirpalo rūgštingumo ar šarmingumo matas. The pH skalė svyruoja nuo 0 iki 14 – septynių reikšmė laikoma neutralia, mažesnė nei septynios rūgštine ir didesnė nei septynios bazine.

pH yra neigiamas vandenilio jonų koncentracijos tirpale logaritmas ('log' pagal skaičiuotuvą). Norėdami jį apskaičiuoti, paimkite tam tikros vandenilio jonų koncentracijos logaritmą ir apverskite ženklą. Daugiau informacijos apie pH formulę žiūrėkite žemiau.

Čia pateikiama išsamesnė apžvalga, kaip apskaičiuoti pH ir ką reiškia pH atsižvelgiant į vandenilio jonų koncentraciją, rūgštis ir bazes.

Rūgščių ir bazių apžvalga

Yra keletas būdų, kaip apibrėžti rūgštis ir bazes, tačiau pH konkrečiai reiškia tik vandenilį jonų koncentracija ir taikomas vandeninis (vandens pagrindu pagaminti) tirpalai. Kai vanduo disocijuojasi, susidaro vandenilio jonas ir hidroksidas. Žiūrėkite šią cheminę lygtį žemiau.

H_duOI⁺+ Oi^-

Skaičiuodami pH, atminkite, kad [ ] reiškia moliškumas , M. Moliškumas išreiškiamas tirpios medžiagos molių vienetais litre tirpalo. Jei tau duota koncentracija bet kuriame kitame vienete nei moliai (masės procentai, moliškumas ir kt.), konvertuokite jį į moliškumą, kad galėtumėte naudoti pH formulę.

Ryšys tarp pH ir moliškumo gali būti išreikštas taip:

K_in= [H⁺][OI^-] = 1x10^-1425°C temperatūroje
grynam vandeniui [H⁺] = [OH^-] = 1x10^-7

• K_inyra vandens disociacijos konstanta
• Rūgštinis tirpalas : [H⁺] > 1x10^-7
• Pagrindinis sprendimas : [H⁺]<1x10^-7

Kaip apskaičiuoti pH ir [H+]

Pusiausvyros lygtis duoda tokią pH formulę:

pH = -log₁₀[H⁺]
[H⁺] = 10^-pH

Kitaip tariant, pH yra neigiamas molinės vandenilio jonų koncentracijos logaritmas arba molinė vandenilio jonų koncentracija yra lygi 10 neigiamos pH vertės galiai. Šį skaičiavimą lengva atlikti bet kuriuo mokslinis skaičiuotuvas nes dažniausiai jie turi mygtuką „užsiregistruoti“. Tai nėra tas pats, kas mygtukas „ln“, kuris nurodo natūralųjį logaritmą.

pH ir pOH

Galite lengvai naudoti pH vertę apskaičiuokite pOH jei prisimeni:

pH + pOH = 14

Tai ypač naudinga, jei jūsų prašoma rasti bazės pH, nes dažniausiai tai sprendžiate pOH o ne pH.

Skaičiavimo problemų pavyzdys

Išbandykite šias mėginių problemas, kad patikrintumėte savo žinias apie pH.

1 pavyzdys

Apskaičiuokite pH tam tikram [H⁺]. Apskaičiuokite pH, nurodytą [H⁺] = 1,4 x 10^-5M

Atsakymas:

pH = -log₁₀[H⁺]
pH = -log₁₀(1,4 x 10^-5)
pH = 4,85

2 pavyzdys

Apskaičiuokite [H⁺] nuo žinomo pH. Raskite [H⁺], jei pH = 8,5

Atsakymas:

[H⁺] = 10^-pH
[H⁺] = 10^-8.5
[H⁺] = 3,2 x 10^-9M

3 pavyzdys

Raskite pH, jei H⁺koncentracija yra 0,0001 molio litre.

Čia padeda perrašyti koncentraciją į 1,0 x 10^-4M, nes tai sudaro formulę: pH = -(-4) = 4. Arba galite tiesiog naudoti skaičiuotuvą, kad paimtumėte žurnalą. Tai suteikia jums:

Atsakymas:

pH = - log (0,0001) = 4

Paprastai problemos atveju vandenilio jonų koncentracija nenurodoma, bet ją reikia rasti iš cheminės reakcijos arba rūgšties koncentracijos. To paprastumas priklausys nuo to, ar turite a stipri rūgštis arba a silpna rūgštis . Dauguma problemų, susijusių su pH, kyla dėl stiprių rūgščių, nes vandenyje jos visiškai disocijuoja į jonus. Kita vertus, silpnos rūgštys disocijuoja tik iš dalies, todėl esant pusiausvyrai tirpale yra ir silpnosios rūgšties, ir jonų, į kuriuos jis disocijuoja.

4 pavyzdys

Raskite 0,03 M druskos rūgšties, HCl, tirpalo pH.

Atminkite, kad druskos rūgštis yra stipri rūgštis, kuri 1:1 moliniu santykiu disocijuoja į vandenilio katijonus ir chlorido anijonus. Taigi vandenilio jonų koncentracija yra lygiai tokia pati kaip rūgšties tirpalo koncentracija.

Atsakymas:

[H⁺]= 0,03 mln

pH = - log (0,03)
pH = 1,5

Patikrinkite savo darbą

Kai atliekate pH skaičiavimus, visada įsitikinkite, kad jūsų atsakymai yra prasmingi. Rūgšties pH turi būti daug mažesnis nei septyni (paprastai nuo vieno iki trijų), o bazės pH vertė turi būti aukšta (paprastai apie 11–13). Nors teoriškai tai įmanoma apskaičiuokite neigiamą pH , praktiškai pH vertės turėtų būti nuo 0 iki 14. Tai reiškia, kad pH didesnis nei 14 rodo klaidą nustatant skaičiavimą arba patį skaičiavimą.

Šaltiniai

• Covington, A. K.; Batesas, R. G.; Durst, R. A. (1985). „PH skalių apibrėžimai, standartinės atskaitos vertės, pH matavimas ir susijusi terminija“. Pure Appl. Chem . 57 (3): 531–542. doi: 10.1351/pac198557030531
• Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga (1993). Kiekiai, vienetai ir simboliai fizikinėje chemijoje (2-asis leidimas) Oksfordas: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8
• Mendham, J.; Denney, R. C.; Barnesas, J. D.; Thomas, M. J. K. (2000). Vogelio kiekybinė cheminė analizė (6 leidimas). Niujorkas: Prentice Hall. ISBN 0-582-22628-7.