วิธีการคำนวณความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน

เนื้อหา

• การแก้ปัญหาด้วยค่า pH ที่รู้จักหรือ pOH
• การแก้ปัญหาค่าคงที่การละลายของกรด (Ka) และปริมาณ

ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในสารละลายเป็นผลมาจากการเติมกรด กรดแก่ให้ความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนสูงกว่ากรดอ่อนและเป็นไปได้ที่จะคำนวณความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนที่เกิดขึ้นจากการรู้ค่า pH หรือจากการรู้ถึงความแข็งแกร่งของกรดในสารละลาย การแก้ด้วยค่า pH ที่เป็นที่รู้จักนั้นง่ายกว่าการแก้จากค่าคงที่การแยกตัวของกรดและความเข้มข้นเริ่มต้น

การแก้ปัญหาด้วยค่า pH ที่รู้จักหรือ pOH

ตรวจสอบเพื่อดูว่าข้อมูลที่ให้ไว้มีค่า pH หรือ pOH ของสารละลายหรือไม่

คำนวณความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนโดยการใช้ 10 ถึงกำลังของค่า pH ลบ ตัวอย่างเช่นสำหรับวิธีการแก้ปัญหาของค่า pH 6.5 ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนจะเป็น 1 * 10 ^ -6.5 ซึ่งเท่ากับ 3.16 * 10 ^ -7 นักวิทยาศาสตร์ได้กำหนด pH เป็นทางลัดลอการิทึมสำหรับความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจน ซึ่งหมายความว่า pH เท่ากับลอการิทึมลบของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน

ลบ pOH จาก 14 (pH และ pOH เพิ่มขึ้นเสมอ 14) เพื่อให้ได้ค่า pH หากต้องเผชิญกับหมายเลข pOH เท่านั้นจากนั้นทำการคำนวณข้างต้นให้เสร็จเนื่องจาก pOH เป็นลอการิทึมลบของความเข้มข้นของไอออน OH ในสารละลาย .

การแก้ปัญหาค่าคงที่การละลายของกรด (Ka) และปริมาณ

แปลจากกรัมเป็นโมลหากจำเป็นโดยใช้มวลโมเลกุลของกรด วิทยาลัยชุมชน Clackamas เสนอการสอนที่ดีเกี่ยวกับวิธีการทำสิ่งนี้ (ดูแหล่งข้อมูล) นักเรียนเคมีทุกคนควรแน่ใจว่าเข้าใจการแปลงหน่วยและการปฏิบัติกับพวกเขาอย่างสม่ำเสมอ

ค้นหาความเข้มข้นของโมลาร์ของกรดโดยการคำนวณโมลหารด้วยลิตรตัวอย่างเช่น 0.15 โมลของกรดใน 100 มล. จะเท่ากับ 0.15 หารด้วย 0.100 ซึ่งเท่ากับสารละลาย 1.5 M

ใช้ความเข้มข้นดั้งเดิมของกรดเป็นความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนสำหรับกรดแก่ในสารละลาย: กรดทั้งหมดทำให้เกิดไอออน ต่อไปนี้เป็นกรดแก่เท่านั้น: HCl (ไฮโดรคลอริก), HBr (ไฮโดรโบรมิก), HI (ไฮโดรจิค), H2SO4 (ซัลฟูริก), HNO3 (ไนตริก) และ HClO4 (perchloric)

ใช้ค่าคงที่การแยกตัวของกรดและเครื่องคิดเลขเพื่อค้นหาความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนสำหรับกรดอ่อน เขียนสมการนี้: Ka = (*) / โดยที่ความเข้มข้นของกรดที่สมดุลคือความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนคือความเข้มข้นของฐานผันหรือประจุลบซึ่งจะเท่ากับและ Ka คือค่าคงตัวของการแยกกรด .

เสียบค่าที่ทราบสำหรับกา จากนั้นสมการจะมีลักษณะดังนี้: Ka = x ^ 2 / ตอนนี้เนื่องจากกรดแยกเป็นไอออนความเข้มข้นของกรามของไอออนแต่ละตัวที่สมดุลเท่ากับจำนวนที่ขาดหายไปจากกรดดั้งเดิม ดังนั้นสมการนั้นเท่ากับ: Ka = x ^ 2 / (ความเข้มข้นดั้งเดิมลบด้วย x)

แปลงเป็นสมการกำลังสอง: X ^ 2 + Ka x - (ความเข้มข้นดั้งเดิม * Ka) = 0 ใช้สูตรสมการกำลังสองเพื่อแก้สำหรับค่าสุดท้ายของ x