Jak obliczyć pH mocnych elektrolitów?

Wśród elektrolitówelektrolitelektrolitów mocnych wyróżnić można m.in. roztwory niektórych kwasów i wodorotlenków. Poniżej przedstawiono ogólną procedurę obliczania ich pH.

RJGFSmNd46EiO1

bg‑gold

Obliczanie $pH$ mocnych kwasów

Kwasy jednoprotonowe

Do mocnych kwasów jednoprotonowych należą np.: $HCl$ , $HBr$ , $HI$ , ${HMnO}_{4}$ , ${HNO}_{3}$ , ${HClO}_{3}$ , ${HClO}_{4}$ .

R1CbtXds3xY1U

Kwasy wieloprotonowe

Ważne!

Do mocnych kwasów wieloprotonowych należy np. $H_{2} {SO}_{4}$ .

RZSqFCBevulgu

bg‑gold

Obliczanie $pH$ roztworów mocnych wodorotlenków

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypada jeden anion wodorotlenkowy

Do mocnych wodorotlenków,w których na jeden kation metalu przypada jeden anion wodorotlenkowy należy np. $KOH$ , $NaOH$ i inne wodorotlenki litowców.

RXnkr3fK09cuu

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypadają dwa lub więcej anionów wodorotlenkowych

Do mocnych wodorotlenków, w których na jeden kation metalu przypadają dwa lub więcej anionów wodorotlenkowych należy np. ${Ca(OH)}_{2}$ i inne wodorotlenki berylowców (z wyj. berylu).

Rfgl8qBis6hxu

Ważne!

Przedstawiona metoda wyznaczania $pH$ roztworów mocnych kwasów i wodorotlenków nie uwzględnia jonów, pochodzących z procesu autodysocjacji wody. Stężenie jonów, które powstają w czasie autodysocjacji wody, jest bowiem tak małe, że można je pominąć. Stężenia te należałoby jednak uwzględnić w sytuacji obliczania $pH$ roztworów kwasów i zasad o bardzo dużych rozcieńczeniach, np. dla kwasów i zasad o stężeniu mniejszym od 10Indeks górny -6 $\frac{mol}{{dm}^{3}}$ .

bg‑gold

Obliczanie $pH$ silnie rozcieńczonego roztworu mocnego kwasu jednoprotonowego

Przykład 1

Jakie jest $pH$ roztworu $HBr$ , którego stężenie wynosi 10Indeks górny -8 $\frac{mol}{{dm}^{3}}$ ?

Rozwiązanie

Kwas dysocjuje całkowicie, a równanie dysocjacji elektrolitycznejdysocjacja elektrolitycznadysocjacji elektrolitycznej tego kwasu ma postać:

HBr + H_{2} O \to H_{3} O^{+} + {Br}^{-}

Gdyby założyć, że stężenie jonów oksoniowych jest równe stężeniu kwasu, otrzymalibyśmy wynik:

pH = - \log_{10} [H_{3} O^{+}] = - \log_{10} [10^{- 8}] = 8

Takie rozwiązanie mogłoby sugerować, że roztwór ma zasadowy odczyn, co jest nieprawdą.

Z tego względu, dla silnie rozcieńczonych roztworów mocnych elektrolitów, należy uwzględnić jony pochodzące z autodysocjacji wody.

Całkowite stężenie jonów oksoniowych w roztworze rozcieńczonego mocnego kwasu jest sumą stężenia jonów oksoniowych, które pochodzą z dysocjacji kwasu i z autodysocjacji wody.

{[H_{3} O^{+}]}_{c} = {[H_{3} O^{+}]}_{w} + {[H_{3} O^{+}]}_{k}

gdzie:

${[H_{3} O^{+}]}_{c}$ – całkowite stężenie jonów oksoniowych w roztworze;
${[H_{3} O^{+}]}_{w}$ – stężenie jonów oksoniowych pochodzących z autodysocjacji wody.

Obliczamy stężenie jonów oksoniowych, pochodzących z autodysocjacji wody w temperaturze 25°C:

x = {[H_{3} O^{+}]}_{w} = {[{OH}^{-}]}_{w}

10^{- 14} = ({[H_{3} O^{+}]}_{w} + {[H_{3} O^{+}]}_{k}) \cdot {{[OH}^{-}]}_{w}

10^{- 14} = (10^{- 8} + x) \cdot x

10^{- 14} = 10^{- 8} x + x^{2}

x^{2} + 10^{- 8} x - 10^{- 14} = 0

\sqrt{∆} = 2, 0025 \cdot 10^{- 7}

x_{1} < 0

x_{2} = 9,5125 \cdot 10^{- 8}

{[H_{3} O^{+}]}_{w} = 9,5125 \cdot 10^{- 8}

${[H_{3} O^{+}]}_{k}$ – stężenie jonów oksoniowych, pochodzących z dysocjacji kwasu – 10Indeks górny -8 $\frac{mol}{{dm}^{3}}$

[H_{3} O^{+}] = 9,5125 \cdot 10^{- 8} + 10^{- 8} = 1,05125 \cdot 10^{- 7}

pH = - \log_{10} {[H_{3} O^{+}]}_{c} = - \log_{10} [1,05125 \cdot 10^{- 7}] = 6,98

Odpowiedź

$pH$ roztworu $HBr$ o stężeniu 10Indeks górny -8 $\frac{mol}{{dm}^{3}}$ wynosi 6,98.

Polecenie 1

Zapoznaj się z filmem, a dowiesz się, w jaki sposób obliczyć $pH$ dla roztworów elektrolitów mocnych.

R1VgzwrF0H2Wr1

Film samouczek pt. „Jak obliczyć pH mocnych elektrolitów?”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., Barbara Rolka, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 1

Oblicz $pH$ wodnego roztworu jodowodoru o stężeniu $0,001 \frac{mol}{{dm}^{3}}$ .

RckW9OUwlukZS

RlzGE18sIUas1

$pH$ = 3.

Ćwiczenie 2

Oblicz $pH$ wodnego roztworu kwasu azotowego(V) o stężeniu $0,005 \frac{mol}{{dm}^{3}}$ . Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

RFqg5kIQCxjpE

R7jjVgKXyY1VM

$pH$ tego roztworu wynosi 2,3.

Ćwiczenie 3

Oblicz $pH$ wodnego roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu $0,001 \frac{mol}{{dm}^{3}}$ .

R1UqIjaG4E9ut

RaJ1WhPscv0jY

$pH$ tego roztworu wynosi 11.

Ćwiczenie 4

Oblicz $pH$ wodnego roztworu wodorotlenku strontu o stężeniu $0,005 \frac{mol}{{dm}^{3}}$ .

RbOjT7BddN80I

R1I0m3NhgPIzM

$pH$ tego roztworu wynosi 12.

bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Jak zmierzyć pH?

W jaki sposób znając pH można obliczyć stężenie elektrolitu mocnego?

Obliczanie $pH$ mocnych kwasów

Kwasy jednoprotonowe

Kwasy wieloprotonowe

Obliczanie $pH$ roztworów mocnych wodorotlenków

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypada jeden anion wodorotlenkowy

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypadają dwa lub więcej anionów wodorotlenkowych

Obliczanie $pH$ silnie rozcieńczonego roztworu mocnego kwasu jednoprotonowego

Notatnik

Jak zmierzyć pH?

W jaki sposób znając pH można obliczyć stężenie elektrolitu mocnego?

Jak obliczyć pH mocnych elektrolitów?

Obliczanie pH mocnych kwasów

Kwasy jednoprotonowe

Kwasy wieloprotonowe

Obliczanie pH roztworów mocnych wodorotlenków

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypada jeden anion wodorotlenkowy

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypadają dwa lub więcej anionów wodorotlenkowych

Obliczanie pH silnie rozcieńczonego roztworu mocnego kwasu jednoprotonowego

Notatnik

Obliczanie $pH$ mocnych kwasów

Obliczanie $pH$ roztworów mocnych wodorotlenków

Obliczanie $pH$ silnie rozcieńczonego roztworu mocnego kwasu jednoprotonowego