PH: Forskelle mellem versioner
Content deleted Content added
Inc (diskussion | bidrag) m Lidt layout Tag: 2017-kilderedigering |
Inc (diskussion | bidrag) →Opløsninger af syrer: Forbedret med kilder - nogen bedre kilde ville dog være godt. Tag: 2017-kilderedigering |
||
Linje 76:
== Beregning af pH og pOH ==
=== Opløsninger af syrer ===
Hvis en syre opløses i vand, vil pH-værdien af opløsningen stige, fordi der dannes hydronium ved, at syren [[Deprotonisering|afgiver protoner]] til vandet. For en enkelt proton er reaktionen:
:<math>\text{HA (aq)} + \text{H}_2\text{O}\text{ (l)}\rightleftharpoons \text{A}^-\text{ (aq)} + \text{H}_3\text{O}^+\text{ (aq)}</math>
hvor HA er syren og <math>\text{A}^-</math> er den [[korresponderende base]].<ref name="strength"/>
:<math>pH=-\log\left( \frac{-K_{s}}{2}+\sqrt{\frac{K_{s}^{2}}{4}+K_{s}\cdot c_{s}} \right)</math>▼
:hvor▼
:<math>K_{s}=\frac{[H_{3}O^{+}]^{2}}{c_{s}-[H_{3}O^{+}]}</math>▼
==== Stærk syre ====
Den simpleste beregningsmodel antager, at syren dissocierer fuldstændig, hvilket gør den til en [[stærk syre]]. Dvs. at reaktionen kun forløber i én retning:
:<math>\text{HA (aq)} + \text{H}_2\text{O}\text{ (l)}\rightarrow \text{A}^-\text{ (aq)} + \text{H}_3\text{O}^+\text{ (aq)}</math>
For en syre med en enkelt proton er [[hydronium]]-koncentrationen <math>[\text{H}_3\text{O}^+]</math> altså approksimativt lig med den oprindelige syrekoncentration <math>c_s</math>:<ref name="libre2">{{Kilde | titel = 2. Strong and Weak Acids | værk = chem.libretexts.org | udgiver =[[Libre Texts]] | url = https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Equilibria/Acid-Base_Equilibria/2._Strong_and_Weak_Acids#Strong_acids_and_pH | hentet = 28. april 2019}}</ref>
:<math>[\text{H}_3\text{O}^+] = c_s</math>
Altså er pH-værdien:
:<math>pH = -\log \left ( c_s \right )</math>
For en stærk syre, der afgiver <math>n</math> antal protoner, er pH:
:<math>pH =
==== Svag syre ====
Mere generelt er syrers dissociation beskrevet med [[syrestyrkekonstant]]en <math>K_s</math>:
:<math>K_s = \frac{[\mbox{H}_3\mbox{O}^+][\mbox{A}^-]}{[\mbox{HA}]}</math>
Det ses, at beregningen for den stærke syre svarer til, at syrestyrkekonstanten er uendelig stor, mens [[Svag syre|svage syrer]] har små syrestyrkekonstanter.
Hvis hydronium-koncentrationen er givet ved <math>x</math>, er koncentrationen af den korresponderende base ligeledes <math>x</math>, mens syrekoncentrationen er den oprindelige koncentration minus <math>x</math>.
:<math>[\mbox{H}_3\mbox{O}^+]=x</math>
:<math>[\mbox{A}^-]=x</math>
:<math>[\mbox{HA}]=c_s-x</math>
Syrestyrkekonstanten bliver altså:<ref name="strength"/>
:<math>K_s = \frac{x^2}{c_s-x}</math>
Dvs.:
:<math>\begin{align}K_s c_s-K_s x & = x^2\\
0 & = x^2 + K_s x - K_s c_s
\end{align}</math>
Dette er en [[andengradsligning]], hvor løsningen er:<ref name="libre">{{Kilde | titel = Weak Acids and Bases | værk =chem.libretexts.org | udgiver =[[Libre Texts]] | url = https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Acids_and_Bases/Ionization_Constants/Weak_Acids_and_Bases | hentet = 28. april 2019}}</ref>
Altså er pH:
▲:<math>pH=-\log (x) = -\log\left(
==== Meget svag syre ====
For meget svage syrer
:<math>x \ll c_s</math>
kan syrestyrkekonstanten approksimativt skrives:
:<math>K_s = \frac{x^2}{c_s}</math>
I så fald er pH:<ref name="strength">{{Kilde | titel = Strength of Acids | værk = courses.lumenlearning.com | udgiver =[[Lumen Learning]] | url = https://courses.lumenlearning.com/boundless-chemistry/chapter/strength-of-acids/ | hentet = 27. april 2019}}</ref>
hvilket er det samme som:
:<math>pH = \frac{1}{2} \cdot \left ( pK_s -\log \left ( c_s \right ) \right )</math>
:<math>pK_s=-\log\left(K_s\right)</math>
==== Eksempel ====
En opløsning af præcis 0,1 [[Stofmængdekoncentration#Enheder|M]] [[saltsyre]] (HCl), der har en ''K<sub>s</sub>'' på 1·10<sup>6.3</sup>M, <ref name="strength"/> har jævnfør approksimationen for stærke syrer:
::<math>pH=-\log \left( \frac{-1\cdot 10^{7}M}{2}+\sqrt{\frac{\left( 1\cdot 10^{7}M \right)^{2}}{4}+1\cdot 10^{7}M\cdot 0,1M} \right)=1,0</math>▼
:<math>pH=-\log \left( \frac{0,1\text{ M}}{1\text{ M}} \right)=1,0</math>
Jf. den mere generelle formel beskrevet under svage syrer er pH:
▲
<br />
Der er altså først en afvigelse på det ottende decimal i dette tilfælde, hvorfor det er praktisk at betragte saltsyre som en stærk syre.
▲::<math>pH=-\log \left( 0,1M \right)=1,0</math>
=== Beregning af pOH for opløsninger af syrer ===
|