Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.4: шкала pH
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
pH Scale
 
ТРАНСКРИПТ

15.4: шкала pH

Ионы гидрония и гидроксида присутствуют как в чистой воде, так и во всех водных растворах, и их концентрации обратно пропорциональны, как определено ионным продуктом воды (кВт). Концентрации этих ионов в раствор часто являются критическими детерминантами свойств решения и химического поведения других его солей. Два различных решения могут отличаться в концентрациях гидрония или гидроксида ионов в миллионах, миллиардах или даже триллионах раз. Общераспространенным средством выражения величин, которые могут охватывать многие порядки величины, является использование логарифмической шкалы. Таким образом, pH раствор определяется, как показано на рисунке, где [H3O+] — молярная концентрация гидрония в ионе раствор:

 Eq1

Переупорядочивание этого уравнения для изоляции молярности ионов гидрония дает эквивалентное выражение:

 Eq2

Также молярность ионов гидроксида может быть выражена как p-функция или Poh:

 Eq3

или

 Eq4

Наконец, соотношение между этими двумя ионными концентрациями, выраженными как p-функции, легко вытекает из выражения KW:

 Eq5

При 25 °C значение КВТ составляет 1.0 × 10-14, и поэтому:

 Eq6

Молярность ионов гидрония в чистой воде (или любом нейтральном раствор) составляет 1.0 × 10-7 M при 25 °C. Поэтому pH и Poh нейтрального раствор при этой температуре:

 Eq7

И поэтому при этой температуре кислотные растворы являются растворами с гидронионными ионными молярностями, превышающими 1.0 × 10-7 M, и молярностью гидроксидных ионных ионов менее 1.0 × 10-7 M (соответствующими значениям pH менее 7.00 и значениям Poh больше 7.00). Основными растворами являются растворы с молярностью гидрония иона менее 1.0 × 10-7 M и молярностью гидроксида иона более 1.0 × 10-7 M (соответствующие значениям pH больше 7.00, а значения Poh меньше 7.00).

Поскольку константа автоматической ионизации КВТ зависит от температуры, эти корреляции между значениями pH и кислотными/нейтральными/основными прилагательными будут отличаться при температурах, отличных от 25 °C. Например, молярность гидрония чистой воды при 80°C составляет 4.9 × 10-7 м, что соответствует значениям pH и Poh:

 Eq8

При этой температуре нейтральные растворы демонстрируют pH = Poh = 6.31, кислотные растворы имеют pH менее 6.31 и Poh больше 6.31, тогда как базовые растворы имеют pH больше 6.31 и Poh меньше 6.31. Это различие может быть важно при изучении некоторых процессов, которые происходят при других температурах, таких как реакции фермента в теплокровных организмах при температуре около 36 – 40 °C. Если не указано иное, ссылки на значения pH считаются значениями при 25 °C.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 14.2: PH и Poh.


Литература для дополнительного чтения

Tags

PH Scale Hydronium Ions Aqueous Solution Negative Exponents Chemist Soren Sorenson Acidity Logarithm Concentration Acidic Solution Basic Solution Hydroxide Ions Neutral Solution POH Value Autoionization Of Water

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter