Azido sendoen eta base sendoen pH-ari buruzko galdera-adibideak
pH-a, edo hidrogeno potentziala, disoluzio baten azidotasunaren edo alkalinitatearen neurria da. pH eskala 0tik 14ra bitartekoa da, 7tik beherako zenbakiek disoluzio azidoa adierazten dutelarik, 7tik gorakoek disoluzio basikoa eta 7tik gorakoek disoluzio neutroa. Artikulu honetan, azido sendoen eta base sendoen pH-ari buruzko hainbat arazo adibide aztertuko ditugu, baita haien disoluzioekin ere.
Pendahuluan
pH-aren oinarrizko kontzeptuak
pH-a hidrogeno ioien (H+) kontzentrazioan oinarritutako disoluzio baten azidotasuna edo alkalinitatea zehazteko erabiltzen den neurria da. pH-a kalkulatzeko oinarrizko formula hau da:
pH = -log[H+]
Non [H+] hidrogeno ioien kontzentrazioa mol/L-tan den.
Bestalde, disoluzio basikoetarako (base sendoak), lehenik pOH kalkula dezakegu eta gero pH bihurtu formula hau erabiliz:
pOH = -log[OH-]
pH = 14 – pOH
Azido sendoa vs. azido ahula
Azido sendoa ur-disoluzioan guztiz ionizatzen den azidoa da. Horrek esan nahi du disoluzioan dauden H+ ioien kontzentrazioa azidoaren beraren kontzentrazioaren berdina dela. Azido sendoen adibideak HCl (azido klorhidrikoa), HNO3 (azido nitrikoa) eta H2SO4 (azido sulfurikoa) dira.
Aitzitik, azido ahulak ez dira guztiz ionizatzen disoluzioan, beraz, haien pH kalkuluak konplexuagoak dira eta azidotasun konstantearen (Ka) kontzeptua behar dute.
Oinarri sendoa vs. oinarri ahula
Azido sendoak bezala, base sendoak ere erabat ionizatzen dira ur-disoluzioan. Base sendoen adibideak NaOH (sodio hidroxidoa) eta KOH (potasio hidroxidoa) dira.
Base ahulak partzialki ionizatuta daude eta basikotasun-konstantearen (Kb) kontzeptua behar dute pH-a kalkulatzeko.
Galdera eta eztabaida adibideak
1. galderaren adibidea: Azido sendoa
> Kalkulatu 0.01 M-ko HCl disoluzio baten pHa.
Eztabaida:
HCl azido sendoa denez, disoluzioan guztiz ionizatuko da.
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Disoluzioan dauden H+ ioien kontzentrazioa emandako HCl kontzentrazio berdina izango da, hau da, 0.01 M.
\[ [H^+] = 0.01 \, \text{M} \]
pH formula erabiliz:
pH = -log{[H^+]} = -log{0.01} = -log{10^{-2}} = 2
Beraz, 0.01 M-ko HCl disoluzio baten pH-a 2 da.
2. galderaren adibidea: Oinarri sendoak
> Kalkulatu 0.001 M-ko NaOH disoluzio baten pHa.
Eztabaida:
NaOH base sendoa da eta disoluzioan guztiz ionizatuko da.
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Disoluzioan dauden OH- ioien kontzentrazioa NaOHren kontzentrazio berdina da, hau da, 0.001 M.
\[ [OH^-] = 0.001 \, \text{M} = 10^{-3} \, \text{M} \]
Kalkulatu lehenik pOH:
pOH = -log[OH-] = -log10-3 = 3
Bihurtu pOH pH-ra:
pH = 14 – pOH = 14 – 3 = 11
Beraz, 0.001 M-ko NaOH disoluzio baten pHa 11 da.
3. galderaren adibidea: Azido sulfurikoa (H2SO4)
> Kalkulatu 0.01 M-ko H2SO4 disoluzio baten pHa.
Eztabaida:
H2SO4 bi ionizazio-etapa dituen azido sendoa da. Lehenengo etapa:
\[ \text{H2SO4} \rightarrow \text{H}^+ + \text{HSO4}^- \]
Lehen faseko ionizazio emaitza H+ eta HSO4^- bakoitzeko 0.01 M-ko H2SO4 kontzentrazioaren baliokidea da. Hala ere, lehen faseak bi H+ ioi sortzen ditu H2SO4 molekula batetik.
Beraz, [H+] osoa hasierako kontzentrazioaren bikoitza izango da:
\[ [H^+ ] = 2 \times 0.01 = 0.02 \]
pH formula erabiliz:
pH = -log{[H^+]} = -log{0.02} = -log{2 × 10^{-2}} = -(log{2} + log{10^{-2}})
Zure informaziorako,
\[ \log{2} \gutxi gorabehera 0.301 \]
Beraz:
pH = -(0.301 + (-2)) = 1.699
Beraz, 0.01 M-ko H2SO4 disoluzio baten pHa 1.699 ingurukoa da.
4. galderaren adibidea: Base sendoa (Ca(OH)2)
> Kalkulatu 0.005 M-ko Ca(OH)2 disoluzio baten pHa.
Eztabaida:
Ca(OH)2 base sendoa da eta molekula bakoitzak bi OH- ioi ematen ditu:
\[ \text{Ca(OH)2} \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^- \]
OH--ren kontzentrazioa Ca(OH)2-ren kontzentrazioa baino bikoitza izango da, Ca(OH)2 molekula bakoitzak bi OH- sortzen baititu. Beraz,
\[ [OH^-] = 2 \times 0.005 = 0.01 \, \text{M} \]
Kalkulatu lehenik pOH:
pOH = -log{[OH^-] = -log{0.01} = -log{10^{-2}} = 2]
Bihurtu pOH pH-ra:
pH = 14 – pOH = 14 – 2 = 12
Beraz, 0.005 M-ko Ca(OH)2 disoluzio baten pH-a 12 da.
Ondorioa
Artikulu honetan, azido sendo eta base sendoen hainbat disoluzioren pHa nola kalkulatu aztertu dugu. Gogoratu azido edo base sendoen kasuan, disoluzioan guztiz ionizatuta daudela suposatzen dugula. Beraz, azido sendo baten H+ ioien kontzentrazioa eta base sendo baten OH- ioien kontzentrazioa azido edo basearen hasierako kontzentrazioarekin berdina izango da, beharrezkoa bada faktore estekiometrikoak doitu ondoren. Horrek pH eta pOH formula oinarrizkoak erabiliz pH kalkuluak errazten ditu.
Kontzeptu hau ulertzea ezinbestekoa da, batez ere aplikazio kimikoetan, bai kimika laborategian, bai industrian, bai eguneroko bizitzan. Praktikarekin eta ulermen sendoarekin, azido eta base sendoen pH-a kalkulatzea zeregin erraza bihurtuko da.
