Jaký je správný způsob výpočtu koncentrace $ \ ce {H3O +} $ v roztoku s $ \ ce {pH} = 6,99 $?
Pokus 1.
pH < 7, proto existuje pouze $ \ ce { H3O +} $ částice v roztoku. $ [\ ce {H3O +}] = 10 ^ {- \ ce {pH}} = 10 ^ {- 6,99} = 1,02 \ cdot 10 ^ {- 7} $
Pokus 2.
Máme $ [\ ce {H3O +}] = 10 ^ {- \ ce {pH}} = 10 ^ {- 6,99} = 1,02 \ cdot 10 ^ {- 7} $ a $ [\ ce {OH-}] = 10 ^ {- \ ce {pOH}} = 10 ^ {- 7.01} = 9,77 \ cdot 10 ^ {- 8} $.
Kvůli $ \ ce {H3O + + OH- – > 2 H2O} $ nám zbývá $ [\ ce {H3O +}] = 1,02 \ cdot 10 ^ {- 7} – 9,77 \ cdot 10 ^ {- 8} = 4,6 \ cdot 10 ^ {- 9} $
Když je pH menší než 6 nebo větší než 8, člověk si nevšimne rozdílu, ale tady je logaritmicky řečeno velmi velký. Zajímalo by mě tedy, jaký je správný způsob?
Komentáře
- Pojďme to vyjádřit na rovinu. ‚ Jaká je koncentrace $ \ ce {H3O +} $ v roztoku s pH = 7,00? Zkuste to vypočítat pomocí svého prvního způsobu. A váš druhý způsob taky. Kde je teď pravda?
- @IvanNeretin Věřím tomu druhému. Mělo by to být vždy druhou cestou. Někdo, kdo získal titul v oboru chemie, však tvrdil, že chemici souhlasili, že je třeba použít první způsob, protože použití druhého způsobu by byla nadbytečná práce a rozdíl je každopádně malý. Nevěřil jsem tomu, proto moje otázka.
- Druhý pokus je špatný. Mezi ionty existuje rovnováha. Ionty se ‚ t neslučují a nevytvářejí molekuly vody (ve skutečnosti ano, ale rychlost, kterou kombinují, se rovná rychlosti, při které se molekuly vody disociují za vzniku iontů v rovnováze, tedy žádná čistá změna). Váš první pokus je správný.
- @wythagoras OK, ‚ s to zkuste opačně. Při pH = 7, použijete-li svůj druhý způsob (což je špatné, pokud to nikdo neřekl dříve), dostanete koncentraci $ \ ce {H3O +} $ jako 0. Ale počkejte; co je to pH? Jak je to definováno ?
- Zde je ‚ co ‚ špatně druhá metoda. Když odečtete $ [\ ce {OH ^ {-}}] $ od $ [\ ce {H3O +}] $, abyste získali “ přebytek “ $ [\ ce {H3O +}] $, neutralizační reakci implicitně přiřazujete rovnovážnou konstantu $ + \ infty $. To není pravda; rovnovážná konstanta je vysoká ($ \ mathrm {k_ {w} ^ {- 1} = 10 ^ {14}} $), ale není nekonečná. Při těchto velmi nízkých koncentracích nemůžete takové odečítání provést a musíte brát v úvahu konečnou hodnotu rovnovážné konstanty.
Odpovědět
Pokud odeberete vzorek čisté vody, bude jen málo hydroxidových a hydroniových iontů. Samozřejmě se mohou spojit a vytvořit vodu a ano, kombinují se, ale bude jen málo molekul vody, které se rozbijí / spojí a znovu vytvoří ionty. Proto existuje dynamická rovnováha mezi koncentrací iontů a molekul vody.
$ \ textrm {pH} $ je podle definice záporný logaritmus koncentrace hydroniových iontů.
$$ \ textrm {pH} = – \ log [\ ce {H ^ +}] = – \ log [\ ce {H3O ^ +}] $$
Vy může získat koncentraci iontů H + nahrazením hodnoty pH v následujícím vzorci,
$$ [\ ce {H3O ^ +}] = 10 ^ {\ mathrm {-pH}}. $$
Váš pokus 2 je chybný, protože váš předpoklad, že všechny ionty se spojí a vytvoří molekuly vody, je nesprávný. vždy budou určité koncentrace iontů a všechny se nemusí kombinovat k výrobě molekul vody. Váš pokus 1 je správně.
Vypadá to, že si nejste vědomi konceptu rovnováhy a samoionizace vody, vybral jsem několik dobrých materiálů, na které byste (měli) chtít odkázat,
Koncept chemické rovnováhy je velmi důležitý a v chemii se s ním často setkáváte, takže se ho musíte naučit. Také samoionizace vody spolu s chemickou rovnováhou jsou ústředními pojmy pro učení kyselin a zásad.
Odpověď
Myslím, že mate matoucí dva různé pojmy. Pokud chcete vědět kolik kyseliny potřebujete přidat k dosažení pH 6,99, je důležité vzít v úvahu skutečnost, že voda je mírně dissociální ated. To však nebyla otázka.Otázkou bylo jednoduše
jaká je koncentrace H 3 O +
A to vyplývá přímo z definice p v pH:
$$ \ rm {pH = – \ log_ {10} ([H_3O ^ +])} $$
Jednoduché matematické přeskupení vám dává
$ $ \ rm {[H_3O ^ +] = 10 ^ {- 6,99}} $$
Nezaměňujte se s náhodnými kousky vědy, které do odpovědi nepatří … prostě to dělá je to těžší, než musí být.
Odpověď
Zrušte dřívější odpověď, protože došlo k malému nedorozumění.
Zde také proběhne ionizace vody, která zvýší koncentraci H + a sníží koncentraci OH – . Také [H + ] z vody se nebude rovnat 10 -7 kvůli společnému iontovému efektu. Síť [H +] = 10 -pH
Také [H + ] = [H 3 O + ] protože jeden H + se spojí s jedinou molekulou vody a získá H3O + bez zapojení OH – jako při pokusu 2.
Komentáře
- Při dřívějším pokusu o omyl jsem zvažoval konc. Uvádí se HCl a má se vypočítat pH.
Odpověď
pH se blíží 7. Takže koncentraci vodného iontu ve vodě nelze „zanedbávat. [H3O + voda + H3O + z kyseliny] [OH -] = 10 ^ -14
Pamatujte, že H2O se částečně disociuje za vzniku H3O + a OH- a že tento proces dosáhne rovnováhy s konečně iontovým produktem: [H +] [OH -] = 10 ^ -14
Pokud se do vody přidá kyselina. H + se zvýší, a proto zákonem hromadného působení rovnováha je tlačeno doleva a koncentrace OH- klesá. Takto se koncentrace H + stává větší než koncentrace OH-.
Takže ve skutečnosti můžete koncentraci H + brát jako 10 ^ (- ph) což udává celkovou koncentraci H + kvůli kyselině i vodě. Váš pokus 2 je koncepčně chybný, protože jste vzali rozdíl H + a OH- a nenašli jste samotný PH. Myslím, že jste zapomněli, že oba H + ( spíše H3O +) a OH- existují společně v roztoku, i když jeden může být nad druhou. Váš první přístup je tedy vhodnější. pH je ze své podstaty záporem běžného logaritmu celkové koncentrace H + v roztoku.
Komentáře
- Je pravda, že $ \ ce { H +} $ z vody by zde nemělo být ‚ zanedbáváno. Ale nemělo by to být ‚ ani považováno . PH již známe, takže nás ‚ nezajímá, odkud tyto protony pocházejí.
- Co myslíš tím “ považováno za „? Většinu H + musíme považovat za pocházející z vody, nikoli z kyseliny. Kyselina přispívá pouze k malému přebytku a právě ta snižuje pH na 6,99.
- A je ‚ pravda, že nyní známe pH nestaráme se ‚ o to, odkud pocházejí protony.
- Myslím tím jen to: protože známe pH, neděláme ‚ nemusím provádět žádné výpočty zahrnující vodní ionizační konstantu.
- Oh. V tomto smyslu. Jednoduše jsem vysvětlil ionizační konstantu, protože otázka v tom měla určitý zmatek.
Odpověď
PH = – log 10 [H3O +] [H3O +] = -antilog 10 (PH) [H3O +] = – 10 ^ 6,99 Protože antilog b (x) = b ^ x Proto, [H3O +] = 9772372.21
Komentáře
- Dosáhli jste neuvěřitelně vysoké koncentrace ‚, protože jste ‚ nesprávně použili vlastnosti logaritmů / umocňování a nesprávně umístěné znaménko mínus.
- Tento příspěvek je vysoce korozivní! Pozor!