Пример прашања што ја дискутираат pH вредноста на силни киселини и силни бази
pH вредноста, или потенцијалот на водородот, е мерка за киселоста или алкалноста на растворот. pH скалата се движи од 0 до 14, при што броевите под 7 означуваат кисел раствор, броевите над 7 означуваат базен раствор, а 7 означуваат неутрален раствор. Во оваа статија ќе разгледаме неколку примери на проблеми во врска со pH вредноста на силни киселини и силни бази, заедно со нивните раствори.
Пендахулуан
Основни концепти на pH вредност
pH вредноста е мерка што се користи за одредување на киселоста или алкалноста на раствор врз основа на концентрацијата на водородни јони (H+). Основната формула за пресметување на pH вредноста е:
\[ \text{pH} = -\log{[H^+]} \]
Каде што [H+] е концентрацијата на водородни јони во mol/L.
Од друга страна, за базни раствори (силни бази), прво можеме да го пресметаме pOH, а потоа да го претвориме во pH користејќи ја следната формула:
\[ \text{pOH} = -\log{[OH^-]} \]
\[ \текст{pH} = 14 – \текст{pOH} \]
Силна киселина наспроти слаба киселина
Јака киселина е киселина која целосно јонизира во воден раствор. Ова значи дека концентрацијата на H+ јони во растворот е еднаква на концентрацијата на самата киселина. Примери за силни киселини се HCl (хлороводородна киселина), HNO3 (азотна киселина) и H2SO4 (сулфурна киселина).
Спротивно на тоа, слабите киселини не се јонизираат целосно во раствор, па затоа нивните пресметки на pH се посложени и бараат концепт на константа на киселост (Ka).
Силна база наспроти слаба база
Како силните киселини, силните бази исто така целосно јонизираат во воден раствор. Примери за силни бази се NaOH (натриум хидроксид) и KOH (калиум хидроксид).
Слабите бази се само делумно јонизирани и бараат концепт на константа на базичност (Kb) за да се пресмета pH вредноста.
Пример прашања и дискусија
Пример за прашање 1: Јака киселина
> Пресметајте ја pH вредноста на раствор од 0.01 M HCl.
Пембахасан:
Бидејќи HCl е силна киселина, таа целосно ќе се јонизира во раствор.
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Концентрацијата на H+ јони во растворот ќе биде иста како и концентрацијата на дадениот HCl, имено 0.01 M.
\[ [H^+] = 0.01 \, \text{M} \]
Користејќи ја pH формулата:
\[ \text{pH} = -\log{[H^+]} = -\log{0.01} = -\log{10^{-2}} = 2 \]
Значи, pH вредноста на раствор од 0.01 M HCl е 2.
Пример за прашање 2: Силни бази
> Пресметајте ја pH вредноста на раствор од NaOH од 0.001 M.
Пембахасан:
NaOH е силна база и целосно ќе јонизира во раствор.
\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Концентрацијата на OH- јони во растворот е иста како и концентрацијата на NaOH, имено 0.001 M.
\[ [OH^-] = 0.001 \, \text{M} = 10^{-3} \, \text{M} \]
Прво пресметајте го pOH:
\[ \text{pOH} = -\log[OH^-] = -\log{10^{-3}} = 3 \]
Конвертирајте го pOH во pH:
\[ \text{pH} = 14 – \text{pOH} = 14 – 3 = 11 \]
Значи, pH вредноста на раствор од NaOH од 0.001 M е 11.
Пример за прашање 3: Сулфурна киселина (H2SO4)
> Пресметајте ја pH вредноста на раствор од H2SO4 од 0.01 M.
Пембахасан:
H2SO4 е силна киселина со две фази на јонизација. Првата фаза:
\[ \text{H2SO4} \rightarrow \text{H}^+ + \text{HSO4}^- \]
Резултатот од јонизацијата во првата фаза е еквивалентен на концентрацијата на H2SO4 од 0.01 M за секој H+ и HSO4^-. Сепак, првата фаза произведува два H+ јони од еден молекул на H2SO4.
Значи, вкупната [H+] ќе биде двојно поголема од почетната концентрација:
\[ [H^+] = 2 \times 0.01 = 0.02 \]
Користејќи ја pH формулата:
\[ pH = -log{[H^+]} = -log{0.02} = -log{2 пати 10^{-2}} = -(log{2} + log{10^{-2}}) \]
За ваша информација,
\[ \log{2} \приближно 0.301 \]
Значи:
\[ \текст{pH} = -(0.301 + (-2)) = 1.699 \]
Значи, pH вредноста на раствор од H2SO4 од 0.01 M е околу 1.699.
Пример за прашање 4: Јака база (Ca(OH)2)
> Пресметајте ја pH вредноста на раствор од Ca(OH)2 од 0.005 M.
Пембахасан:
Ca(OH)2 е силна база и секоја молекула дава два OH- јони:
\[ \text{Ca(OH)2} \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^- \]
Концентрацијата на OH- ќе биде двојно поголема од концентрацијата на Ca(OH)2 бидејќи секоја молекула на Ca(OH)2 произведува две OH-. Значи,
\[ [OH^-] = 2 \times 0.005 = 0.01 \, \text{M} \]
Прво пресметајте го pOH:
\[ \text{pOH} = -\log{[OH^-]} = -\log{0.01} = -\log{10^{-2}} = 2 \]
Конвертирајте го pOH во pH:
\[ \text{pH} = 14 – \text{pOH} = 14 – 2 = 12 \]
Значи, pH вредноста на раствор од Ca(OH)2 од 0.005 M е 12.
Заклучок
Во оваа статија, дискутиравме како да се пресмета pH вредноста за неколку примери на раствори на силна киселина и силна база. Запомнете дека за силни киселини или бази, претпоставуваме дека тие се целосно јонизирани во раствор. Затоа, концентрацијата на H+ јони за силна киселина и OH- јони за силна база ќе биде еднаква на почетната концентрација на киселината или базата, по прилагодување на стехиометриските фактори доколку е потребно. Ова ги поедноставува пресметките на pH вредноста со користење на основните формули за pH и pOH.
Разбирањето на овој концепт е клучно, особено во хемиските апликации, без разлика дали во хемиската лабораторија, индустријата или секојдневниот живот. Со пракса и солидно разбирање, пресметувањето на pH вредноста на силните киселини и бази ќе стане едноставна задача.
