Koncentrationen vätejoner i en lösning

En syra existerar enstaka substans liksom ökar koncentrationen från H+ joner inom enstaka vattenlösning. Syror äger förmågan för att åtgärda upp oädla metaller samt existerar allmänt frätande.

En standardreaktion till ett syra (till modell saltsyra löst inom vatten) är:

H2O + HCl ⟶ H3O+ + Cl-

H3O+ kallas oxoniumjoner samt detta existerar dessa joner liksom ger vattnet dess något som är surt i smak eller att vara på dåligt humör attribut.

Högre koncentration från H3O+ inom vattnet innebär lägre pH-värde.

Protolysering samt deprotonering

När ett syra avger ett proton mot en annat tema, säger man för att syran äger genomgått protolys alternativt deprotonering. detta existerar även rätt för att förklara detta såsom för att syran existerar protolyserad alternativt deprotonerad.

Syrors egenskaper

En syra äger frätande attribut då koncentrationen från H+ existerar tillräckligt upphöjd.

Detta beror vid för att protonövergångar mot detta reagerande materialet bryter ned alternativt ökar dess vattenlöslighet.

På tungans yta finns receptorceller liksom kunna uppleva från koncentrationen från H+, vilket fullfölja för att oss kunna uppfatta den något som är surt i smak eller att vara på dåligt humör smaken hos detta oss äter.

Starka syror

När man löser enstaka kraftfull syra inom vätska avger dem flesta syramolekylerna sina protoner mot vattnet.

Koncentrationer av vätejoner i en lösning brukar användas som mått på dess aciditet eller surhetsgrad; ju högre koncentration desto surare lösning

modell vid starka syror inkluderar väteklorid (saltsyra) tillsammans med kemisk formel HCl, svavelsyra tillsammans formeln H2SO4 samt salpetersyra tillsammans med formeln HNO3. varenda dessa syror besitter förmågan för att åtgärda upp metaller, dock kunna exempelvis guld ej lösning från någon från dessa syror angående dem endast tillåts för att verka utan sällskap.

Blandar man däremot saltsyra samt salpetersyra erhåller man kungsvatten, likt är kapabel åtgärda även guld.

Svavelsyra existerar enstaka tvåprotonig syra, vilket innebär för att den är kapabel avge protoner inom numeriskt värde steg. ursprunglig avges ett proton ifrån den starka svavelsyran samt kvar finns ett vätesulfatjon, HSO4–, vilken existerar ett svag syra dock även enstaka jon.

Svaga syror

När man löser ett svag syra inom en färglösluktlös vätska som är livsnödvändig avger endast enstaka små sektion från syramolekylerna sina protoner mot vattnet, vanligtvis mindre än 2%.

I vattenlösningar råder ett jämviktsförhållande mellan oxoniumjoner och hydroxidjoner, OH −

vid bas från detta blir pH-värdet ej lika lågt liksom ifall man ägde löst ett kraftfull syra inom vattnet.

Exempel vid svaga syror inkluderar kolsyra tillsammans med kemisk formel H2CO3 samt ättiksyra, även känd såsom ättikacid tillsammans med formeln CH3COOH. enstaka svag syra orsakar för att pH inom lösningen ej ökar inom därför massiv utsträckning likt detta skulle utföra angående man försökte öka pH genom tillskott från enstaka bas.

då protoner försvinner ifrån lösningen således frigörs protoner ifrån den svaga syran samt pH ökar långsammare.

Metalljoner liksom syror

I flera fall kunna metalljoner fungera liksom syror genom för att binda upp vattenmolekyler samt sedan frigöra enstaka vätejon ifrån enstaka från dessa. en modell existerar aluminiumjonen, liksom inom vattenlösning inledningsvis bildar komplex tillsammans med vattenmolekyler samt sedan är kapabel deprotonera enstaka från vattenmolekylerna till för att öka surheten inom lösningen:

[Al(H2O)6]3+ ⇌ [Al(H2O)5OH]2+ + H+

En syras styrka

För för att förklara syrans styrka används syrakonstanten, vanligtvis betecknad såsom Ka.

eftersom värdena till Ka existerar små, används ofta minuslogaritmering på grund av för att ge pKa-värden liksom existerar mer hanterbara samt ger siffror inom enstaka mer praktisk omfattning. Ju mindre pKa-värdet existerar, desto mer från syran protolyseras samt frigör protoner.

Vanliga syror samt deras pKa

Namn	Summaformel	pKa1	pKa2
Vatten	H2O	15,74
Ättiksyra	CH3COOH alternativt HAc	4,76
Kolsyra	H2CO3	3,60	10,33
Salpetersyra	HNO3	-1,4
Svavelsyra	H2SO4	-3,0	2,0
Saltsyra	HCl	-8,0

En bas existerar ett substans likt äger ett trend för att ta upp protoner ifrån andra ämnen inom dess att vara nära något.

på grund av för att behärska ta upp ett proton måste enstaka bas äga en fritt elektronpar.

En standardreaktion på grund av ett bas existerar då natriumhydroxid löses inom vatten:

NaOH(s) → vatten + Na+(aq) + OH-(aq)

OH- (hydroxidjonen) existerar detta liksom ger en färglösluktlös vätska som är livsnödvändig dess alkalisk attribut.

Något av det allra mest grundläggande för att förstå syror och baser är vätejoner, som är en mycket speciell sorts joner

Ju mer OH- likt finns inom enstaka svar, desto mindre H3O+ finns detta vilket ökar pH-värdet.

Basers egenskaper

Baser existerar frätande samt äger enstaka trend för att åtgärda upp organisk vävnad. angående man får bas vid huden förmå detta kännas tvåligt eftersom basen bryter ner fettet inom huden genom basisk esterhydrolys samt skapar fettsyror liksom liknar dem inom tvål.

Vid jobb tillsammans med baser existerar detta viktigt för att ständigt bära ögonskydd, eftersom baser snabbt kunna orsaka skador vid ögonen, även nära låga koncentrationer.

Starka baser

Den enda relevanta starka basen likt studeras inom gymnasiekemin existerar natriumhydroxid (NaOH).

eftersom detta existerar enstaka jonförening sker ingen kemisk reaktion då den löses upp inom en färglösluktlös vätska som är livsnödvändig, mot skillnad ifrån dem starka syrorna likt visades ovan. inom stort sett allt NaOH liksom tillsätts mot vattnet löser sig samt bildar Na+ samt OH- joner i enlighet med reaktionen:

NaOH(s) → vatten + Na+(aq) + OH-(aq)

Svaga baser

När man löser enstaka svag bas inom en färglösluktlös vätska som är livsnödvändig tar bara ett sektion från basmolekylerna upp protoner ifrån vattnet, vilket resulterar inom för att pH ej blir lika högt likt angående man ägde löst enstaka kraftfull bas inom identisk vattenlösning.

Ett modell vid enstaka svag bas existerar ammoniak (NH3):

NH3(aq) + vatten ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq)

Ammoniak fungerar såsom enstaka svag bas samt påverkar pH-värdet inom lösningen inom mindre omfattning än enstaka kraftfull bas.

då fler protoner dyker upp inom lösningen tas dem upp från den svaga basen vilket resulterar inom enstaka långsam minskning från pH-värdet.

Styrkan hos ett bas

För för att förklara enstaka bas är kapabel man nyttja baskonstanten Kb till basen inom sig alternativt syrakonstanten Ka på grund av basens korresponderande syra.

för att nyttja Ka ger chansen för att enkelt jämföra styrka hos olika syror. ifall enstaka bas samt ett syra blandas, är kapabel man enkelt titta vilken från syran alternativt basens korresponderande syra vilket kommer för att bli protonerad.

Vanliga baser samt deras pK_b (och korresponderande syras pK_a)

Namn	Summaformel	pKb	Korresponderande syra	pKa för syran
Vatten	H2O	15,7	H3O+	-1,7
Ammoniak	NH3	4,75	NH4+	9,25
Hydroxidjoner	NaOH, KOH, etc.	-1,7	H2O	15,7

Syror samt baser agerar viktiga roller inom kemiska reaktioner.

på grund av för att förstå deras funktioner existerar detta inledande steget för att lära sig vilket pH existerar samt hur detta påverkar syrornas samt basernas egenskaper.

Vad existerar pH?

pH existerar en mått vid koncentrationen från oxoniumjoner (H3O+) inom ett svar.

Till exempel, för en lösning med pH 6,5, skulle vätejonkoncentrationen vara 1 * 10 ^ -6,5, vilket är lika med 3,16 * 10 ^ -7

Trots för att pH-skalan oftast sägs omfatta värden ifrån 0 mot 14, förmå anförande både ovan samt beneath dessa inträffa. Inom kemiska kontext skrivs ofta H3O+ även liksom H+, eftersom detta faktiskt enbart existerar H+-jonen såsom rör sig samt reagerar. Ju högre koncentration från H3O+ inom enstaka svar, desto lägre existerar dess pH-värde.

Hur kalkylerar man pH? 

pH kunna förenklat definieras i enlighet med formeln pH=−lg([H+]mol/dm3).

detta innebär för att man tar logaritmen från koncentrationen från H+ (eller H3O+) på grund av för att beräkna pH. för att enheterna mol/dm3 används beror vid för att pH saknar avdelning, samt detta behövs enstaka eliminering från enheten på grund av vätejonens koncentration inom formeln.

I destillerat dricksvatten nära 25 grader Celsius finns detta ett koncentration från 10^(-7) mol/dm3 H+.

tillsammans andra mening existerar [H+] = 10^(-7) mol/dm3, vilket ger pH=−lg(10^(-7)) = 7.

Hur kalkylerar man [H⁺] ifall man vet pH?

Det existerar användbart för att behärska beräkna pH, dock detta existerar även värdefullt för att behärska räkna “baklänges” samt besluta koncentrationen från vätejoner (oxoniumjoner) inom enstaka svar.

Detta kunna uppnås tillsammans med nästa formel:

[H+]=10^(-pH) mol/dm^3, vilket oftast skrivs som: [H+]=10^(-pH).

Viktiga formler

pH=−lg([H+]mol/dm3)pH=−lg⁡([H+]mol/dm3) vilken ofta skrivs som: pH=−lg([H+])pH=−lg⁡([H+]).

[H+]=10−pHmol/dm3[H+]=10−pHmol/dm3 vilken ofta skrivs som: [H+]=10−pH[H+]=10−pH.

Ett syra-baspar består från dem former likt enstaka syra respektive ett bas är kapabel anta.

För varenda syra finns detta enstaka motsvarande bas, samt på grund av varenda bas finns detta enstaka motsvarande syra.

Dessa numeriskt värde tillsammans kallas till en syra-baspar. mot modell, saltsyra (HCl) besitter kloridjonen (Cl-) liksom dess motsvarande bas. Ammoniak (NH3), liksom existerar enstaka bas, besitter den motsvarande syran NH4+.

För enprotoniga syror gäller:

• En kraftfull syra äger oftast enstaka svag korresponderande bas.
• En svag syra äger oftast enstaka kraftfull korresponderade bas.

För baser gäller:

• En kraftfull bas äger oftast ett svag korresponderande syra.
• En svag bas äger oftast ett kraftfull korresponderade syra.

Syrabasreaktion

En syra-basreaktion inträffar då detta sker enstaka transaktion från protoner mellan numeriskt värde olika ämnen, vanligtvis mellan enstaka syra alternativt bas samt vätska.

Det kan vara en god idé att först ha repeterat joner innan du gå vidare med detta

detta existerar viktigt för att notera för att ett syra-basreaktion kräver numeriskt värde syra-baspar. inom denna process måste något ge ifrån sig ett proton, medan något annat måste ta emot den.

När man matematiskt kalkylerar hur många från enstaka syra såsom besitter protolyserats (dvs. tappat bort eller missat sina protoner), använder man syrakonstanten Ka.

Syrakonstanten existerar kopplad mot jämviktskonstanten samt visar graden från protolys på grund av enstaka given syra. till enstaka svag syra kommer reaktionen för att artikel förskjuten vänsterut samt endast enstaka små andel från syramolekylerna kommer för att äga avlämnat sina protoner. till enstaka kraftfull syra existerar reaktionen förskjuten åt andra sidan, tillsammans endast en fåtal alternativt inga syramolekyler kvar såsom ej besitter avgett sina protoner.

Ka = K × [H2O] = [H3O+] × [Base] / [Acid]

Vattenkoncentrationen införs inom Ka-formeln på grund av för att undvika för att behöva ta hänsyn mot samt dela tillsammans detta varenda gång man utför enstaka kalkyl.

Dessutom förblir koncentrationen från en färglösluktlös vätska som är livsnödvändig inom stort sett konstant inom ett vattenlösning.

K_a har därmed enheten mol/dm³.

• Om K_a är högt existerar detta ett kraftfull syra.
• Om K_a är lågt existerar detta enstaka svag syra.

Man kunna även minuslogaritmera K_a, samt ett fåtal ut pK_a på ett syra.

• Om pK_a är högt existerar detta ett svag syra.
• Om pK_a är lågt existerar detta enstaka kraftfull syra.

Något liksom existerar viktigt för att tänka vid existerar för att speciellt svaga syror fungerar likt balans.

angående oss tillsätter enstaka kraftfull syra mot lösningen kommer jämvikten till den svaga syran för att förskjutas åt vänster, då den korresponderande basen vid motsats till vänster blad inom reaktionsformeln tar upp protoner.

Syra+H2O⇌H3O++KorresponderandebasSyra+H2O⇌H3O++Korresponderandebas

Viktiga formler

Ka=[H3O+]×[Bas][Syra]

pKa=−lg(Ka)

Ka=10^(-pKa)

För för att beräkna kvantiteten hydroxidjoner likt enstaka bas bildar inom enstaka svar, använder man baskonstanten Kb.

Baskonstanten existerar kopplad mot jämviktskonstanten nära ett basreaktion samt visar graden från bildning från hydroxidjoner inom lösningen.

Beräkna vätejonskoncentrationen genom att ta 10 till effekten av det negativa pH-värdet

på grund av ett svag bas kommer reaktionen för att artikel förskjuten vänsterut samt endast ett små andel från basmolekylerna kommer för att äga tagit upp protoner. till enstaka kraftfull bas existerar reaktionen förskjuten åt motsatt håll, tillsammans endast en fåtal alternativt inga basmolekyler kvar.

Kb=K×[H2O]=[OH−]×[Acid] / [Base]

Man inkluderar vattenkoncentrationen inom Kb-formeln till för att undvika för att behöva ta hänsyn mot samt dela tillsammans med denna varenda gång man utför ett kalkyl.

Koncentrationen från vätska förblir inom stort sett konstant inom ett vattenlösning.

K_b har därmed enheten mol/dm³.

• Om K_b är högt existerar detta enstaka kraftfull bas.
• Om K_b är lågt existerar detta enstaka svag bas.

Man är kapabel även minuslogaritmera K_b, samt erhålla ut pK_b på ett bas.

• Om pK_b är högt existerar detta enstaka svag bas.
• Om pK_b är lågt existerar detta ett kraftfull bas.

Något såsom existerar viktigt för att tänka vid existerar för att speciellt svaga baser fungerar såsom balans.

ifall oss vid något sätt ökar hydroxidjonskoncentrationen inom lösningen kommer jämvikten till den svaga basen för att förskjutas åt vänster, då den korresponderande syran vid motsats till vänster blad inom reaktionsformeln ger ifrån sig protoner.

Bas+H2O⇌OH−+KorresponderandesyraBas+H2O⇌OH−+Korresponderandesyra

Det existerar ovanligt för att titta tabeller ovan baskonstanter eftersom Ka samt Kb beskriver numeriskt värde relaterade attribut likt förmå kopplas samman tillsammans hjälp från vattnets protolyskonstant, Kw.

Sambandet mellan dem är:

Ka * Kb = Kw

Detta kunna även tecknas som:

pKa + pKb = pKw

För ett syra besitter oss enstaka viss syrakonstant. Den korresponderande basens baskonstant är kapabel beräknas via formlerna ovan.

Kb = [OH-] × [Syra] / [Bas]

pKb = -lg(Kb)

Kb = 10^(-pKb)

Ka * Kb = Kw

pKa + pKb = pKw

En buffertlösning existerar enstaka vattenlösning vilket vanligtvis innehåller ett svag syra samt dess korresponderande bas inom någon proportion.

Buffertlösningens huvudfunktion existerar för att bibehålla en stabilt pH-värde. ifall pH inom lösningen ökar, kommer den svaga syran avge H+ till för att sänka pH igen. angående pH reducerar, kommer basen för att ta upp H+ samt pH ökar igen.

Den optimala buffertkapaciteten uppstår nära ett 1:1-förhållande mellan syran samt dess korresponderande bas.

nära detta förhållande existerar pH = pKa på grund av syran, samt ett buffertlösning buffrar bäst nära en pH nära syrans pKa.

Buffertlösningar används inom flera levande organismer, inklusive människor, till för att reglera pH. inom blodet fungerar buffertlösningen till för att hålla pH inom en snävt sektor likt existerar nödvändigt till överlevnad.

Avsnittet består från exempeluppgifter vid syra-basberäkningar.

Detta kan uppnås med följande formel: [H+]=10^(-pH) mol/dm^3, vilket oftast skrivs som: [H+]=10^(-pH)

Dessa övningsuppgifter avser för att tillämpa kunskapen likt tidigare presenterats. till för att utveckla innehållet, vänligen kontakta oss angående ni anser för att detta saknas specifika modell. Titlarna existerar strukturerade efter dem moment var dessa beräkningar förekommer inom gymnasiekemin.

Starka syror

Tänk vid att:

• Starka syror protolyseras mot 100 %.
• Du ofta använder formeln: pH=−lg([H+])pH=−lg⁡([H+])
• Du ofta använder formeln: [H+]=10−pH[H+]=10−pH
• Du ofta använder formeln: n=c⋅V

ÖvningsuppgiftSvarLösning

Du besitter 0,05 mol HCl inom enstaka 1 dl svar.

vad blir pH till lösningen?

HCl(aq)⟶H+(aq)+Cl−(aq)HCl(aq)⟶H+(aq)+Cl−(aq)

n(HCl)=0,05mol

n(HCl)=n(H+)

n(H+)=0,05mol

V=0,1dm3

c=nV=0,05mol0,1dm3=0,5mol/dm3

pH=−lg([H+])=−lg(0,5mol/dm3)=0,3pH=−lg⁡([H+])=−lg⁡(0,5mol/dm3)=0,3

ÖvningsuppgiftSvarLösning

Du mäter upp en pH vid 2.0 inom enstaka svar. Vilken koncentration från vätejoner finns inom lösningen?

[H+]=10−pHmol/dm3=10−2mol/dm3=0,01mol/dm3[H+]=10−pHmol/dm3=10−2mol/dm3=0,01mol/dm3

Starka baser

Tänk vid att:

• I ett kraftfull bas kommer samtliga basmolekyler för att delta inom för att öka koncentrationen från OH^– i lösningen.
• Du ofta använder formeln: pOH=−lg([OH−])pOH=−lg⁡([OH−])
• Du ofta använder formeln: [OH−]=10−pOH[OH−]=10−pOH
• Du ofta använder formeln: pH+pOH=14