Hva er riktig måte å beregne konsentrasjonen $ \ ce {H3O +} $ i en løsning med $ \ ce {pH} = 6,99 $?
Forsøk 1.
pH < 7, derfor er det bare $ \ ce { H3O +} $ partikler i løsningen. $ [\ ce {H3O +}] = 10 ^ {- \ ce {pH}} = 10 ^ {- 6.99} = 1.02 \ cdot 10 ^ {- 7} $
Forsøk 2.
Vi har $ [\ ce {H3O +}] = 10 ^ {- \ ce {pH}} = 10 ^ {- 6.99} = 1.02 \ cdot 10 ^ {- 7} $ og $ [\ ce {OH-}] = 10 ^ {- \ ce {pOH}} = 10 ^ {- 7.01} = 9.77 \ cdot 10 ^ {- 8} $.
På grunn av $ \ ce {H3O + + OH- – > 2 H2O} $ sitter vi igjen med $ [\ ce {H3O +}] = 1.02 \ cdot 10 ^ {- 7} – 9.77 \ cdot 10 ^ {- 8} = 4.6 \ cdot 10 ^ {- 9} $
Når pH er mindre enn 6 eller større enn 8, vil man ikke merke forskjellen, men her er den logaritmisk sett veldig stor. Så jeg lurer på hva den riktige måten er?
Kommentarer
- La ‘ s det rett ut. Hva er konsentrasjonen av $ \ ce {H3O +} $ i en løsning med pH = 7,00? Prøv å beregne det på din første måte. Og din andre vei også. Hvor er sannheten nå?
- @IvanNeretin tror jeg den andre. Så det skal alltid være andre vei. Imidlertid hevdet noen med en grad i kjemi at kjemikere var enige om at man skulle bruke den første måten, fordi bruk av andre vei ville være overflødig arbeid og forskjellen er uansett liten. Jeg trodde ikke det, derav spørsmålet mitt.
- Det andre forsøket er feil. Det eksisterer en likevekt mellom ionene. Ionene ‘ t kombineres for å danne vannmolekyler (de gjør det faktisk, men hastigheten de kombineres med er lik hastigheten som vannmolekyler dissosierer for å produsere ionene i likevekt ingen nettoendring). Ditt første forsøk er riktig.
- @wythagoras OK, la ‘ s prøve omvendt. Ved pH = 7, ved å bruke din andre vei (som er feil, hvis ingen fortalte det før), ville du få konsentrasjonen på $ \ ce {H3O +} $ som 0. Men vent; hva er pH? Hvordan er det definert ?
- Her ‘ s hva ‘ er galt med andre metode. Når du trekker $ [\ ce {OH ^ {-}}] $ fra $ [\ ce {H3O +}] $ for å få » overskudd » $ [\ ce {H3O +}] $, du tildeler implisitt en likevektskonstant på $ + \ infty $ til nøytraliseringsreaksjonen. Dette er ikke sant; likevektskonstanten er høy ($ \ mathrm {k_ {w} ^ {- 1} = 10 ^ {14}} $), men den er ikke uendelig. Ved disse svært lave konsentrasjonene kan du ikke utføre en slik subtraksjon, og du må ta hensyn til den endelige verdien av likevektskonstanten.
Svar
Hvis du tar en prøve av rent vann, vil det være få hydroksid- og hydroniumioner. Selvfølgelig kan de kombinere for å danne vann og ja de kombinerer, men det vil være få vannmolekyler som brytes / kombineres for å danne ionene igjen. Derfor eksisterer det en dynamisk likevekt mellom konsentrasjonen av ioner og vannmolekyler.
$ \ textrm {pH} $ per definisjon er den negative logaritmen til hydroniumionkonsentrasjonen.
$$ \ textrm {pH} = – \ log [\ ce {H ^ +}] = – \ log [\ ce {H3O ^ +}] $$
Du kan oppnå konsentrasjonen av H + -ioner ved å erstatte pH-verdien i følgende formel,
$$ [\ ce {H3O ^ +}] = 10 ^ {\ mathrm {-pH}}. $$
Forsøket ditt 2 er feil fordi antagelsen din om at alle ioner kombineres for å danne vannmolekyler er feil. vil alltid være noen konsentrasjoner av ionene, og alle trenger ikke å kombinere for å produsere vannmolekyler. Ditt forsøk 1 er riktig.
Det ser ut til at du ikke er klar over begrepet likevekt og selvionisering av vann, jeg har plukket noen få gode materialer som du kanskje (bør) vil referere til,
Konseptet med kjemisk likevekt er veldig viktig, og du vil komme over det ofte i kjemi, så du må lære det. Også, selvionisering av vann sammen med kjemisk likevekt er sentrale begreper for læring av syrer og baser. >
Svar
Jeg tror du forveksler to forskjellige konsepter. Hvis du vil vite hvor mye syre du trenger for å tilsette for å komme til en pH på 6,99, er det viktig å ta hensyn til det faktum at vann er litt dissosiert ated. Men det var ikke spørsmålet.Spørsmålet var ganske enkelt
hva er konsentrasjonen av H 3 O +
Og det følger direkte fra definisjonen av p i pH:
$$ \ rm {pH = – \ log_ {10} ([H_3O ^ +])} $$
En enkel matematisk omorganisering gir deg
$ $ \ rm {[H_3O ^ +] = 10 ^ {- 6.99}} $$
Ikke forveksle deg med tilfeldige vitenskapelige biter som ikke hører hjemme i svaret … det gjør bare det er vanskeligere enn det trenger å være.
Svar
Vennligst kast tidligere svar da det var en liten misforståelse.
Her vil også selvionisering av vann finne sted som vil øke H + konsentrasjonen og vil redusere OH – konsentrasjonen. Også [H + ] fra vann vil ikke være lik 10 -7 på grunn av vanlig ioneffekt. Nett [H +] = 10 -pH
Også [H + ] = [H 3 O + ] fordi et enkelt H + kombineres med et enkelt vannmolekyl for å gi H3O + uten å involvere OH – som du gjorde i forsøk 2.
Kommentarer
- I et tidligere forsøk ved en feiltakelse vurderte jeg at kons. Av HCl er gitt og pH skal beregnes
Svar
pH er nær 7. Så hydroniumionkonsentrasjon av vann kan ikke neglisjeres. [H3O + fro water + H3O + from acid] [OH -] = 10 ^ -14
Vær oppmerksom på at H2O dissosierer delvis for å danne H3O + og OH- og at denne prosessen når likevekt med til slutt det ioniske produktet: [H +] [OH -] = 10 ^ -14
Hvis en syre tilsettes vann. H + øker og dermed ved lov om massevirkning, er likevekten skyves til venstre og konsentrasjonen av OH- synker. Slik blir konsentrasjonen av H + større enn konsentrasjonen av OH-.
Så du kan faktisk ta H + konsentrasjonen som 10 ^ (- ph) som gir den totale konsentrasjonen av H + på grunn av både syre og vann. Forsøket ditt 2 er konseptuelt feilaktig da du har tatt forskjellen på H + og OH- og ikke funnet PH i seg selv. Jeg tror poenget du har glemt er at begge H + ( heller H3O +) og OH- eksisterer sammen i løsning, selv om en kan være i overkant av den andre. Så din første tilnærming er mer passende. pH er per definisjon den negative av den vanlige logaritmen for total H + konsentrasjon i løsningen.
Kommentarer
- Det er sant at $ \ ce { H +} $ fra vann skal ikke ‘ ikke forsømmes her. Men det skal ikke ‘ t vurderes heller. Vi vet allerede pH, så vi bryr oss ikke ‘ hvor disse protonene kom fra.
- Hva mener du med » ansett som enten «? Vi må vurdere det meste av H + som kommer fra vannet og ikke fra syren. Bare et lite overskudd er bidratt av syren, og det er dette som senker pH til 6,99.
- Og det ‘ er sant at nå vet vi pH vi bryr oss ikke ‘ hvor protonene kom fra.
- Vel, jeg mener nettopp det: siden vi vet pH, gjør vi ikke ‘ t må gjøre noen beregninger som involverer vannet selv-ionisering konstant.
- Oh. Sånn sett. Jeg forklarte ganske enkelt ioniseringskonstanten fordi spørsmålet hadde en viss forvirring angående det.
Svar
PH = – logg 10 [H3O +] [H3O +] = -antilog 10 (PH) [H3O +] = – 10 ^ 6.99 Fordi antilog b (x) = b ^ x Derfor, [H3O +] = 9772372.21
Kommentarer
- Du ‘ har nådd en umulig høy konsentrasjon fordi du ‘ har brukt feil egenskaper av logaritmer / eksponentiering og feilplassering av minustegnet.
- Dette innlegget er veldig etsende! Vær forsiktig!