Пример прашања што дискутираат за pH вредноста на киселините и базите
Кога зборуваме за киселини и бази, еден важен концепт што мора да го разбереме е pH вредноста. pH вредноста е мерка за киселоста или алкалноста на растворот. Една формула што се користи за одредување на pH вредноста е:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
Во оваа формула, \([H^+]\) е концентрацијата на водородни јони во растворот, мерена во моларност (\(\text{mol/L}\)). Покрај pH вредноста, имаме и \(\text{pOH}\), која се користи за одредување на базноста на растворот:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
Потоа, односот помеѓу pH и pOH е регулиран со следната равенка:
\[ pH + pOH = 14 \]
Подолу ќе разгледаме неколку примерни прашања во врска со тоа како да се пресмета pH вредноста на киселински и базни раствори, заедно со нивните дискусии.
Пример за прашање 1: Пресметување на pH вредноста на раствор од силна киселина
Прашање:
Пресметајте ја pH вредноста на раствор на HCl (хлороводородна киселина) со концентрација од 0,01 M.
Дискусија:
HCl е силна киселина која целосно ќе дисоцира во вода:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Бидејќи HCl е целосно дисоциран, концентрацијата на водородни јони \([H^+]\) во растворот ќе биде иста како и почетната концентрација на HCl, која е 0,01 M.
\[ [H^+] = 0,01 \, \text{M} \]
Потоа, ја користиме pH формулата:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
\[ \text{pH} = -\log (0,01) \]
\[ \text{pH} = -\log (10^{-2}) \]
\[ \текст{pH} = 2 \]
Значи, pH вредноста на раствор од 0,01 M HCl е 2.
Пример прашање 2: Пресметување на pH вредноста на раствор од силна база
Прашање:
Пресметајте ја pH вредноста на раствор од NaOH (натриум хидроксид) со концентрација од 0,001 M.
Дискусија:
NaOH е силна база која целосно дисоцира во вода:
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Концентрацијата на хидроксидни јони \([OH^-]\) во растворот ќе биде иста како и почетната концентрација на NaOH, имено 0,001 M.
\[ [OH^-] = 0,001 \, \text{M} \]
Потоа, го пресметуваме pOH:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (0,001) \]
\[ \text{pOH} = -\log (10^{-3}) \]
\[ \text{pOH} = 3 \]
После тоа, ја користиме врската помеѓу pH и pOH:
\[ pH + pOH = 14 \]
\[ \текст{pH} + 3 = 14 \]
\[ \текст{pH} = 11 \]
Значи, pH вредноста на раствор од NaOH од 0,001 M е 11.
Пример прашање 3: Пресметување на pH вредноста на раствор од слаба киселина
Прашање:
Пресметајте ја pH вредноста на раствор од CH3COOH (оцетна киселина) со концентрација од 0,01 M и константа на дисоцијација од \(K_a = 1,8 \times 10^{-5}\).
Дискусија:
Откако ќе имаме слаба киселина, како што е оцетната киселина, која не дисоцира целосно, мора да ја користиме константата на дисоцијација на киселината (\(K_a\)) за да ја најдеме концентрацијата на H+ јони во растворот.
Равенката за дисоцијација на оцетна киселина во вода:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \leftrightarrow \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \]
Константа на дисоцијација (\(K_a\)):
\[ K_a = \frac{[H^+] [\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \]
Да претпоставиме дека концентрацијата на водородни јони и ацетатни јони е \(x\), тогаш:
\[ K_a = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]
Бидејќи \(K_a\) е многу мал, можеме да претпоставиме дека \(0,01 – x \приближно 0,01\):
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,01 \]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \приближно 1,34 \ пати 10^{-4} \]
Значи, концентрацијата на водородни јони \([H^+]\) е \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\).
Потоа, ја пресметуваме pH вредноста:
\[ \text{pH} = -\log [H^+] \]
\[ \text{pH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]
pH приближно 3,87
Значи, pH вредноста на раствор од оцетна киселина од 0,01 M е околу 3,87.
Пример прашање 4: Пресметување на pH вредноста на раствор со слаба база
Прашање:
Пресметајте ја pH вредноста на раствор од NH3 (амонијак) со концентрација од 0,01 M и константа на дисоцијација на базата (K_b = 1,8 x 10^{-5}\).
Дискусија:
NH3 е слаба база која не дисоцира целосно. Мораме да ја користиме константата на дисоцијација на базата (\(K_b\)) за да ја најдеме концентрацијата на OH^- јони во растворот.
Реакција на дисоцијација на амонијак во вода:
\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2 \text{O} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Базна константа на дисоцијација (\(K_b\)):
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_3]} \]
Да претпоставиме дека концентрацијата на јони на амониум и хидроксид е \(x\), тогаш:
\[ K_b = \frac{x \cdot x}{0,01 – x} \]
Бидејќи \(K_b\) е многу мал, можеме да претпоставиме дека \(0,01 – x \приближно 0,01\):
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,01} \]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-5} \times 0,01 \]
\[ x^2 = 1,8 \times 10^{-7} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-7}} \]
\[ x \приближно 1,34 \ пати 10^{-4} \]
Значи, концентрацијата на хидроксидни јони \([OH^-]\) е \(1,34 \times 10^{-4} \, \text{M}\).
Потоа, го пресметуваме pOH:
\[ \text{pOH} = -\log [OH^-] \]
\[ \text{pOH} = -\log (1,34 \times 10^{-4}) \]
\[ \text{pOH} \приближно 3,87 \]
После тоа, ја користиме врската помеѓу pH и pOH:
\[ pH + pOH = 14 \]
\[ \текст{pH} + 3,87 = 14 \]
pH приближно 10,13
Значи, pH вредноста на раствор од амонијак од 0,01 M е околу 10,13.
Заклучок
При проучувањето на pH вредноста, важно е да се разбере разликата помеѓу силните и слабите киселини и бази, и како секоја од нив дисоцира во раствор. Ова директно влијае на тоа како ја пресметуваме pH вредноста на даден раствор. Пресметката на pH вредност вклучува употреба на логаритми и основни хемиски принципи. Разбирањето на овие концепти може да ни помогне во различни секојдневни примени на хемијата и биологијата.
