Pojęcie i oznaczanie pH i pOH

Co dokładnie oznaczają pH i pOH i jak się je określa? pH i pOH są miarami odpowiednio kwasowości i zasadowości roztworu i odgrywają ważną rolę w życiu codziennym. Te ilości chemiczne są niezbędne dla naukowców pracujących w środowiskach, w których reaktywność chemiczna jest problemem. Aby dotrzeć do sedna koncepcji pH i pOH, konieczne jest zagłębienie się w naturę roztworów chemicznych, cząsteczki, z których się składają, oraz podstawowe pojęcia dotyczące reakcji kwasowo-zasadowej. W tym artykule omówimy zasady stojące za pojęciami pH i pOH, podając przykłady i wyjaśnienia, które pomogą czytelnikom w pełni zrozumieć te terminy.

1. Co to jest pH i pOH?

pH i pOH: czym się różnią? pH i pOH to ściśle powiązane pojęcia, które są używane do wskazania poziomu kwasowości lub zasadowości w określonej substancji. Jest to pomiar poziomów jonów hydroniowych (H⁺) obecny w roztworze. pH koncentruje się szczególnie na liczbach kwasowych, podczas gdy pOH specjalizuje się na poziomach zasad.

Jedną z podstawowych zasad pH i pOH jest to, że wartość obu musi sumować się do 14. Wynika to ze stężenia jonów hydroniowych w substancji, którego górna granica wynosi 10^-14. Chociaż wartość może się różnić w zależności od ośrodka, wiadomo, że w zrównoważonym roztworze wodnym wartość iloczynu wewnętrznego protonów (pH x pOH) wynosi dokładnie 14. Oznacza to, że produkt o pH równym 7 miałby pOH 7. Ta zależność jest podstawą pomiaru pH i pOH substancji.

Ponadto istnieją trzy główne oznaczenia, które należy wziąć pod uwagę przy obliczaniu pH lub pOH roztworu. Są to: dysocjacja wody, odczynnik uniwersalny i mocny kwas. Ponieważ jony hydroniowe powstają podczas dysocjacji wody, poziom dysocjacji wody będzie miał duży wpływ na pH roztworu. Odczynnikiem uniwersalnym jest mieszanina zasadowych kwasów w roztworze, która jest powszechnie stosowana do pomiaru pH roztworu, podczas gdy mocny kwas to mocny kwas jednozasadowy o praktycznie całkowitej dysocjacji w kontakcie z wodą. Są one niezbędne do dokładnego obliczenia pH i pOH roztworu.

2. Wyjaśnienie, jak i dlaczego mierzy się pH

pH jest miarą stężenia jonów wodorowych (H⁺) w roztworze. Roztwór o pH 7 jest obojętny, roztwór o pH mniejszym niż 7 jest uważany za kwaśny, a roztwór o pH większym niż 7 jest uważany za zasadowy. Do pomiaru pH roztworu wymagane jest urządzenie elektroniczne lub odczynnik chemiczny.

Urządzenia elektroniczne: Te urządzenia elektroniczne służą do pomiaru poziomu pH roztworu. Urządzenia te łączą się z czujnikiem, który wykrywa poziom pH roztworu i wysyła sygnał do urządzenia. Następnie urządzenie podaje wynik w postaci pH. Urządzenia te są najdokładniejsze do pomiaru pH roztworu. Mogą być używane ręcznie lub automatycznie.

Odczynniki chemiczne: Inną powszechną metodą jest pomiar pH roztworu za pomocą odczynników chemicznych. Najbardziej rozpowszechnioną formą tych odczynników są mocne kwasy i mocne zasady, które dodaje się do roztworu. Po dodaniu kwasu lub zasady kolor roztworu zostanie porównany ze skalą kolorów, która pokazuje poziomy kwasowości lub zasadowości. Pozwala to na pomiar pH roztworu z dużą precyzją.

3. Podstawowe pojęcia pH i pOH

pH (potencjał wodoru) to skala używana do pomiaru stężenia jonów H⁺ w roztworze. Na przykład roztwór o pH 7 jest uważany za neutralny: ani zasadowy, ani kwaśny.

W kwaśnym roztworze występuje większa ilość jonów H⁺ niż w roztworze obojętnym; jego Dlatego pH będzie mniejsze niż 7. I odwrotnie, roztwór alkaliczny będzie miał pH większe niż 7, ponieważ jest w nim większa ilość O-.

Z drugiej strony pOH mierzy stężenie jonów OH^- w roztworze. Uzyskuje się go przez wstrzyknięcie zasady do roztworu, w którym pH wzrasta. Tak więc pOH jest po prostu odwrotnością (przeciwieństwem) pH, ponieważ wysokie poziomy pH (zasady) będą miały niski poziom pOH.

4. Obliczanie pH i pOH

Obliczanie pH i pOH jest łatwe, wykonując odpowiednie czynności. Po pierwsze, należy określić liczbę jonów hydroniowych (H+) w roztworze za pomocą obliczeń lub bezpośrednio za pomocą testu pH. Odbywa się to poprzez pomnożenie wartości pH przez 10^-14, czyli stężenie w molach na litr. Na przykład, jeśli wartość pH wynosi 9, to stężenie H+ w tym roztworze będzie wynosić 1 x 10^-9 moli na litr

Po drugie, obliczane jest pH lub pOH. Można to zrobić na kilka sposobów, w zależności od podejścia. Jeśli znana jest wartość pH, którą określa się za pomocą pehametru, można obliczyć pOH, po prostu odejmując ją od 14. Na przykład, jeśli wartość pH wynosi 9, wartość pOH wyniesie 5. Jeśli masz stężenie H+ , za pomocą pehametru lub obliczeń, pH lub pOH można obliczyć za pomocą następującego wzoru: pH = – log 10 [H+] o pOH = –log 10 [OH-]. Na przykład, używając przykładu wartości pH 9, można obliczyć pOH w prosty sposób, rozwiązując równanie w odwrotnej kolejności: pOH = – log 10 [OH-] = – log 10 (1 x 10^-9) = 9 XNUMX.

Po trzecie, obliczana jest liczba OH- w roztworze. Aby to zrobić, po prostu odejmujemy liczbę H+ od całkowitej liczby jonów hydroniowych. Na przykład H+ w naszym przykładzie wynosił 1 x 10^-9 moli na litr, więc OH- wyniesie 14-9 = 5 x 10^-14 moli na litr Po wykonaniu tych kroków będziesz mieć informacje potrzebne do obliczenia pH i pOH dowolnego roztworu.​

5. Praktyczne oznaczanie pH i pOH

pH i pOH to podstawowe pojęcia chemii roztworów wodnych. Terminy te są używane do określania kwasowości lub zasadowości roztworu. Pomiar pH i pOH jest niezbędny do dokładnej identyfikacji roztworu. Można to osiągnąć za pomocą praktycznych eksperymentów.

metody testowe
Istnieje kilka technik określania pH i pOH roztworu. Niektóre z tych metod obejmują:

• Użyj papierka wskaźnikowego, aby uzyskać szybkie wyniki.
• Użyj roztworu referencyjnego, aby uzyskać dokładne wyniki.
• Użyj pehametru, aby dokonać dokładnych pomiarów.

Metoda wykorzystująca papierek wskaźnikowy
Metoda papierków wskaźnikowych to prosty sposób na uzyskanie przybliżonych wyników pH. Aby przeprowadzić to doświadczenie, potrzebujesz papierka wskaźnikowego pH, pojemnika pomiarowego i roztworu, który chcesz przetestować. Papierek wskaźnikowy zmieni kolor w kontakcie z roztworem, umożliwiając użytkownikowi określenie kwasowości lub zasadowości roztworu. Papierek wskaźnikowy może zareagować z roztworem w ciągu jednej do dwóch minut. Jeśli roztwór jest kwaśny, papierek wskaźnikowy zmieni kolor na czerwony. Jeśli roztwór jest alkaliczny, papierek wskaźnikowy zmieni kolor na niebieski.

6. Stosowanie i stosowanie pH i pOH

pH i pOH to dwie bardzo ważne jednostki stosowane w chemii i życiu codziennym. Oblicza się je na podstawie stężenia jonów wodór i hydroksyl w rozpuszczalniku. Zarówno pH, jak i pOH wskazują kwasowość lub zasadowość roztworu.

Aby obliczyć pH, należy najpierw określić liczbę jonów H⁺ Co jest w rozpuszczalniku? można zrobić tak przy użyciu wskaźnika pH, roztworu odczynnika, papierka lakmusowego lub elektrody pH. Po obliczeniu liczby jonów H⁺, pH można otrzymać za pomocą następującego wzoru:

pH = -log₁₀(H+).

Aby obliczyć pOH, należy najpierw określić liczbę jony OH^- w rozpuszczalniku. W tym celu możesz użyj tej samej techniki, co do obliczania pHczyli wskaźnik pH, odczynniki, papierek lakmusowy czy elektroda pH. Gdy już znamy liczbę jonów OH^-, możesz znaleźć pOH za pomocą następującego wzoru:

pOH = -log₁₀(OH-).

Podsumowując, koncepcja i oznaczanie pH i pOH jest integralną częścią chemii ogólnej. Ta kluczowa koncepcja dostarcza podstawowych informacji do zrozumienia i rozwiązywania bardziej skomplikowanych problemów związanych z kwasowością i zasadowością w mediach biologicznych, środowiskowych i chemicznych. Nauka mierzenia i znaczenia pH i pOH pozwoli uczniom lepiej zrozumieć niektóre nauki przyrodnicze, takie jak biologia i chemia.