Obliczanie pH roztworu chemicznego jest kluczowym zagadnieniem w chemii i biochemii. pH mierzy stężenie jonów wodorowych (H+) w roztworze. Wartość pH można obliczyć, mając dane stężenie molowe kwasu lub zasady. W tym artykule przedstawimy, jak to zrobić.
Czym jest pH?
pH to miara kwasowości lub zasadowości roztworu. Skala pH wynosi od 0 do 14, gdzie:
pH < 7 - roztwór kwasowy
pH = 7 - roztwór obojętny
pH > 7 - roztwór zasadowy
Jak Obliczyć pH?
Obliczenie pH wymaga znajomości stężenia molowego jonów H+. W przypadku kwasów i zasad mocnych, obliczenia są stosunkowo proste. Oto kroki, które należy podjąć:
Określenie stężenia molowego: Zmierz stężenie molowe kwasu lub zasady w roztworze. Na przykład, jeśli mamy roztwór kwasu siarkowego (H2SO4) o stężeniu 0,1 M, oznacza to, że mamy 0,1 mola H2SO4 na litr roztworu.
Obliczenie stężenia H+: Dla kwasów mocnych, takich jak HCl czy H2SO4, można założyć, że całe stężenie kwasu przechodzi w jony H+. Dla H2SO4 stężenie H+ wynosi 0,2 M (z każdego mola H2SO4 powstają dwa mole H+).
Obliczenie pH: Użyj wzoru na pH: pH = -log[H+]. W naszym przykładzie, jeśli stężenie H+ wynosi 0,2 M, to:
pH = -log(0,2) ≈ 0,7
Przykład dla Kwasów Słabych
Dla kwasów słabych, takich jak kwas octowy (CH3COOH), sytuacja jest nieco bardziej skomplikowana. Musimy znać stałą dysocjacji kwasu (Ka) oraz zastosować równanie równowagi chemicznej. Oto kroki:
Określenie stężenia molowego: Załóżmy, że mamy 0,1 M CH3COOH.
Obliczenie stężenia H+ przy użyciu Ka: Dla kwasu octowego Ka wynosi 1,8 x 10-5. Ustal równanie:
[H+]^2 / [CH3COOH] = Ka
Obliczenia: Po rozwiązaniu równania można uzyskać stężenie H+ i następnie obliczyć pH.
Podsumowanie
Obliczanie pH na podstawie stężenia molowego jest prostym procesem, który można łatwo wykonać, mając odpowiednie informacje. W przypadku kwasów mocnych wystarczy znać ich stężenie, natomiast w przypadku kwasów słabych konieczne jest uwzględnienie stałej dysocjacji. Znajomość tych zasad pozwoli na dokładne określenie pH roztworu chemicznego.