Azidoen eta baseen pH-ari buruzko galdera-adibideak
Azido eta baseei buruz hitz egiten dugunean, ulertu behar dugun kontzeptu garrantzitsu bat pH-a da. pH-a disoluzio baten azidotasunaren edo alkalinitatearen neurria da. pH-a zehazteko erabiltzen den formula bat hau da:
pH = -log [H+]
Formula honetan, \([H^+]\) disoluzioan dagoen hidrogeno ioien kontzentrazioa da, molaritatean neurtua (\(\text{mol/L}\)). pH-az gain, \(\text{pOH}\) ere badugu, disoluzio baten basikotasuna zehazteko erabiltzen dena:
pOH = -log [OH-]
Orduan, pH eta pOH arteko erlazioa ekuazio honek arautzen du:
pH + pOH = 14
Jarraian, azido eta base disoluzioen pH-a nola kalkulatu buruzko hainbat galdera-eredu aztertuko ditugu, haien eztabaidekin batera.
1. galderaren adibidea: Azido sendo baten disoluzio baten pH-a kalkulatzea
Galdera:
Kalkulatu 0,01 M-ko kontzentrazioa duen HCl (azido klorhidriko) disoluzio baten pHa.
Eztabaida:
HCl azido sendoa da, uretan guztiz disoziatzen dena:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
HCl guztiz disoziatuta dagoenez, disoluzioan hidrogeno ioien \([H^+]\) kontzentrazioa HCl-ren hasierako kontzentrazioarekin berdina izango da, hau da, 0,01 M.
\[ [H^+] = 0,01 \, \text{M} \]
Ondoren, pH formula erabiliko dugu:
pH = -log [H+]
pH = -log (0,01)
pH = -log (10-2)
pH = 2
Beraz, 0,01 M-ko HCl disoluzio baten pH-a 2 da.
2. galderaren adibidea: Disoluzio base sendo baten pH-a kalkulatzea
Galdera:
Kalkulatu 0,001 M-ko kontzentrazioa duen NaOH (sodio hidroxido) disoluzio baten pHa.
Eztabaida:
NaOH uretan erabat disoziatzen den base sendoa da:
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Disoluzioan hidroxido ioien \([OH^-]\) kontzentrazioa NaOH-ren hasierako kontzentrazio berdina izango da, hau da, 0,001 M.
\[ [OH^-] = 0,001 \, \text{M} \]
Ondoren, pOH kalkulatuko dugu:
pOH = -log [OH-]
pOH = -log (0,001)
pOH = -log (10-3)
pOH = 3
Ondoren, pH eta pOH arteko erlazioa erabiltzen dugu:
pH + pOH = 14
pH + 3 = 14
pH = 11
Beraz, 0,001 M-ko NaOH disoluzio baten pHa 11 da.
3. galderaren adibidea: Azido ahul baten disoluzio baten pH-a kalkulatzea
Galdera:
Kalkulatu 0,01 M-ko kontzentrazioa eta ∫(K_a = 1,8 × 10^{-5}\) disoziazio-konstantea duen CH3COOH (azido azetiko) disoluzio baten pHa.
Eztabaida:
Azido ahul bat dugunean, hala nola azido azetikoa, erabat disoziatzen ez denean, azidoaren disoziazio-konstantea (\(K_a\)) erabili behar dugu disoluzioan dauden H+ ioien kontzentrazioa aurkitzeko.
Azido azetikoaren disoziazioaren ekuazioa uretan:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \]
Disoziazio-konstantea (\(K_a\)):
K_a = \frac{[H^+] [CH}_3\text{COO}^-]}{[CH}_3\text{COOH}]}
Demagun hidrogeno ioien eta azetato ioien kontzentrazioa \(x\) dela, orduan:
K_a = \frac{x \cdot x}{0,01 – x}
\(K_a\) oso txikia denez, \(0,01 – x \approx 0,01\) dela ondoriozta dezakegu:
\[ 1,8 × 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[x^2 = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,01\]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \gutxi gorabehera 1,34 \times 10^{-4} \]
Beraz, hidrogeno ioien kontzentrazioa \([H^+]\) \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\) da.
Ondoren, pH-a kalkulatuko dugu:
pH = -log [H+]
pH = -log (1,34 × 10-4)
\[ \text{pH} \gutxi gorabehera 3,87 \]
Beraz, 0,01 M-ko azido azetikoaren disoluzio baten pHa 3,87 ingurukoa da.
4. galderaren adibidea: Disoluzio base ahul baten pH-a kalkulatzea
Galdera:
Kalkulatu 0,01 M-ko kontzentrazioa duen NH3 (amoniako) disoluzio baten pHa eta K_b = 1,8 × 10^{-5}\ base-disoziazio konstantea duena.
Eztabaida:
NH3 base ahula da, ez da erabat disoziatzen. Baseen disoziazio-konstantea (\(K_b\)) erabili behar dugu disoluzioan dauden OH^- ioien kontzentrazioa aurkitzeko.
Amoniakoaren disoziazio erreakzioa uretan:
\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Oinarri-disoziazio konstantea (\(K_b\)):
K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} \]
Demagun amonio ioien eta hidroxido ioien kontzentrazioa \(x\) dela, orduan:
K_b = \frac{x \cdot x}{0,01 – x}
\(K_b\) oso txikia denez, \(0,01 – x \approx 0,01\) dela ondoriozta dezakegu:
\[ 1,8 × 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[x^2 = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,01\]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \gutxi gorabehera 1,34 \times 10^{-4} \]
Beraz, hidroxido ioien kontzentrazioa ([OH-]) da (1,34 × 10-4, M).
Ondoren, pOH kalkulatuko dugu:
pOH = -log [OH-]
pOH = -log (1,34 × 10-4)
\[ \text{pOH} \gutxi gorabehera 3,87 \]
Ondoren, pH eta pOH arteko erlazioa erabiltzen dugu:
pH + pOH = 14
pH + 3,87 = 14
\[ \text{pH} \gutxi gorabehera 10,13 \]
Beraz, 0,01 M-ko amoniako disoluzio baten pHa 10,13 ingurukoa da.
Ondorioa
pH-aren azterketan, garrantzitsua da azido eta base sendoen eta ahulen arteko aldea ulertzea, eta bakoitza nola disoziatzen den disoluzioan. Honek zuzenean eragiten du disoluzio jakin baten pH-a nola kalkulatzen dugun. pH-a kalkulatzeko logaritmoak eta oinarrizko printzipio kimikoak erabili behar dira. Kontzeptu hauek ulertzeak kimikaren eta biologiaren eguneroko aplikazio askotan lagun diezaguke.
