Slik beregner du pH-verdier

Kjemi rask gjennomgang

ThoughtCo / Nusha Ashjaee

pH er et mål på hvor sur eller basisk en kjemisk løsning er. De pH skalaen går fra 0 til 14 - en verdi på syv regnes som nøytral, mindre enn syv sure og større enn syv basiske.

pH er den negative base 10-logaritmen ('log' på en kalkulator) av hydrogenionkonsentrasjonen til en løsning. For å beregne det, ta loggen for en gitt hydrogenionkonsentrasjon og snu tegnet. Se mer informasjon om pH-formelen nedenfor.

Her er en mer dyptgående gjennomgang av hvordan du beregner pH og hva pH betyr med hensyn til hydrogenionkonsentrasjon, syrer og baser.

Gjennomgang av syrer og baser

Det er flere måter å definere syrer og baser på, men pH refererer spesifikt bare til hydrogen ion konsentrasjon og påføres vandig (vannbaserte) løsninger. Når vann dissosieres, gir det et hydrogenion og et hydroksid. Se denne kjemiske ligningen nedenfor.

H_toÅH⁺+ OH^-

Når du beregner pH, husk at [ ] refererer til molaritet , M. Molaritet uttrykkes i enheter av mol oppløst stoff per liter løsning. Hvis du er gitt konsentrasjon i en hvilken som helst annen enhet enn mol (masseprosent, molalitet, etc.), konverter det til molaritet for å bruke pH-formelen.

Forholdet mellom pH og molaritet kan uttrykkes som:

K_i= [H⁺][ÅH^-] = 1x10^-14ved 25°C
for rent vann [H⁺] = [OH^-] = 1x10^-7

• K_ier dissosiasjonskonstanten til vann
• Sur løsning : [H⁺] > 1x10^-7
• Grunnleggende løsning : [H⁺]<1x10^-7

Hvordan beregne pH og [H+]

Likevektsligningen gir følgende formel for pH:

pH = -log₁₀[H⁺]
[H⁺] = 10^-pH

Med andre ord er pH den negative logaritmen til den molare hydrogenionkonsentrasjonen, eller den molare hydrogenionkonsentrasjonen er lik 10 til potensen av den negative pH-verdien. Det er enkelt å gjøre denne beregningen på alle vitenskapelig kalkulator fordi disse ofte har en 'logg'-knapp. Dette er ikke det samme som 'ln'-knappen, som refererer til den naturlige logaritmen.

pH og pOH

Du kan enkelt bruke en pH-verdi til beregne pOH hvis du husker:

pH + pOH = 14

Dette er spesielt nyttig hvis du blir bedt om å finne pH-verdien til en base siden du vanligvis løser for pOH heller enn pH.

Eksempel på regneproblemer

Prøv disse prøveproblemene for å teste kunnskapen din om pH.

Eksempel 1

Beregn pH for en spesifikk [H⁺]. Beregn pH gitt [H⁺] = 1,4 x 10^-5M

Svar:

pH = -log₁₀[H⁺]
pH = -log₁₀(1,4 x 10^-5)
pH = 4,85

Eksempel 2

Beregn [H⁺] fra en kjent pH. Finn [H⁺] hvis pH = 8,5

Svar:

[H⁺] = 10^-pH
[H⁺] = 10^-8,5
[H⁺] = 3,2 x 10^-9M

Eksempel 3

Finn pH hvis H⁺konsentrasjonen er 0,0001 mol per liter.

Her hjelper det å omskrive konsentrasjonen til 1,0 x 10^-4M fordi dette gjør formelen: pH = -(-4) = 4. Eller du kan bare bruke en kalkulator for å ta loggen. Dette gir deg:

Svar:

pH = - log (0,0001) = 4

Vanligvis får du ikke hydrogenionkonsentrasjonen i et problem, men du må finne den fra en kjemisk reaksjon eller syrekonsentrasjon. Enkelheten av dette vil avhenge av om du har en sterk syre eller a svak syre . De fleste problemer med å spørre om pH er for sterke syrer fordi de dissosierer fullstendig til ionene sine i vann. Svake syrer dissosierer derimot bare delvis, så ved likevekt inneholder en løsning både den svake syren og ionene den dissosierer til.

Eksempel 4

Finn pH til en 0,03 M løsning av saltsyre, HCl.

Husk at saltsyre er en sterk syre som dissosieres i henhold til et molforhold på 1:1 til hydrogenkationer og kloridanioner. Så konsentrasjonen av hydrogenioner er nøyaktig den samme som konsentrasjonen av syreløsningen.

Svar:

[H⁺]= 0,03 M

pH = - log (0,03)
pH = 1,5

Sjekk arbeidet ditt

Når du utfører pH-beregninger, sørg alltid for at svarene gir mening. En syre bør ha en pH mye mindre enn syv (vanligvis en til tre) og en base bør ha en høy pH-verdi (vanligvis rundt 11 til 13). Mens det er teoretisk mulig beregne en negativ pH , bør pH-verdiene være mellom 0 og 14 i praksis. Dette betyr at en pH høyere enn 14 indikerer en feil enten ved oppsett av beregningen eller selve beregningen.

Kilder

• Covington, A.K.; Bates, R.G.; Durst, R.A. (1985). 'Definisjoner av pH-skalaer, standard referanseverdier, måling av pH og relatert terminologi'. Ren appl. Chem . 57 (3): 531–542. doi:10.1351/pac198557030531
• International Union of Pure and Applied Chemistry (1993). Mengder, enheter og symboler i fysisk kjemi (2. utg.) Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8
• Mendham, J.; Denney, R.C.; Barnes, J.D.; Thomas, M. J. K. (2000). Vogels kvantitative kjemiske analyse (6. utgave). New York: Prentice Hall. ISBN 0-582-22628-7.