Mestring af pH-beregninger for stærke syrer:En trin-for-trin guide

Af  Kevin Beck Opdateret 24. marts 2022

Jupiterimages/Pixland/Getty Images

Hvis du vil have succes i kemi, skal du forstå syrer og baser. Du bør ikke kun forstå, hvad disse forbindelser er, og hvordan de opfører sig i opløsning, men også være i stand til at udføre simple beregninger af pH og forstå, hvorfor stærke syres adfærd forenkler beregninger, der involverer disse stoffer.

Til at begynde med bør du vide, at i kemi, koncentration udtrykkes ofte i mol pr. volumenenhed, normalt liter (mol/L) snarere end i masseenheder pr. liter. Antallet af gram i 1 mol af et stof kan bestemmes ud fra molmasserne eller molekylvægtene af dets bestanddele, som er tilgængeligt i det periodiske system af grundstoffer.

• Mængden mol/L skrives normalt som det enkelte symbol M.

Hvad er syrer og baser?

Hvad er syrer og baser?

En syre er en forbindelse, der donerer en proton i vandig opløsning. Denne proton er nogle gange repræsenteret i ligninger som en selvstændig proton (H+) eller som en hydroniumion (en proton plus vand:H3O+). Den anden komponent i den opløste syre kaldes konjugatbasen. Den generelle formel for dissociation af en syre er HA → H+ + A–, hvor A– er den konjugerede base.

Baser tjener på den anden side som syrernes dobbeltgangere:De accepterer let protoner, hvilket svarer til at donere hydroxidioner (OH-) i vandig opløsning. Resten af en dissocieret base kaldes konjugatsyren , og er ofte en metalkation såsom Na+.

Hvad er pH i kemi?

Hvad er pH i kemi?

pH-værdien eller "brintstyrken" er en værdi generelt (men ikke matematisk) begrænset til det numeriske område fra 0 til 14,0. Opløsninger, der er sure, har en lav pH, neutrale opløsninger (såsom rent vand) har en pH på 7, og basiske opløsninger har højere pH-værdier.

Matematisk er pH kun det negative af logaritmen til basen 10 af koncentrationen af H+ (eller H3O+) ioner:pH =–log10[H+]. Så længe du har en lommeregner og er forsigtig med dine potenser på 10, er disse beregninger ligetil.

Styrken af syrer og baser

Styrken af syrer og baser

En stærk syre er en, der let giver afkald på sine protoner, og gør det selv når den omgivende pH er lav, hvilket betyder, at der allerede er mange protoner, der flyder rundt. Svage syrer afgiver ikke deres protoner så let, og bliver kun dissocieret i et meningsfuldt omfang, når pH er tættere på neutral. Stærke baser afgiver ligeledes let hydroxidioner selv i opløsninger med høj pH.

Styrken af syre og baser kan tildeles en værdi:pK a, eller syredissociationskonstanten , den pH-værdi, ved hvilken halvdelen af en syre har doneret sine protoner, mens den anden halvdel forbliver i den konjugerede tilstand. (Baser har, du gættede det, pKb-værdier.) Stærkere syrer har således lavere pKa-værdier.

Beregning af pH af saltsyre

Beregning af pH af saltsyre

Saltsyre, eller HCl, er en velkendt og almindelig stærk syre. Saltsyreanvendelser omfatter kemilaboratorier på højskoler og gymnasier rundt omkring i verden samt en lang række industrielle og fremstillingsapplikationer.

Eksempel:Beregn pH-værdien af en 0,100 M opløsning af HCl.

Da HCl er en stærk syre, ioniserer den fuldstændigt, og pH-værdien af HCl i opløsning kan findes ud fra koncentrationen (molariteten) af H+-ionerne, per definition lig med 0,100 M. (Syrens konjugatbase, som er chloridionen Cl–, ville også have en koncentration på 0,100 M.)

pH er således –log(0,100) =1,000 .

Det er klart, at højere molaritetsværdier vil give lavere pH-værdier og omvendt for HCl (eller enhver syre).

Online pH-beregner for stærke syrer

Online pH-beregner for stærke syrer

Hvis du ikke har lyst til at slæbe en lommeregner frem og ønsker at lære om den kemiske opførsel af nogle flere stærke syrer, så se siden i Ressourcerne.