Forholdet mellom hydrogen ioner og pH
Share
pH er en viktig parameter som måles ved å bestemme vannkvaliteten. Det indikerer om en vannkilde er av god kvalitet som skal brukes til drikking og andre husholdningsbehov. I tillegg er opprettholdelse av riktig pH også kritisk for noen kjemiske reaksjoner. PH i et system er avhengig av konsentrasjonen av hydrogenioner tilstede i dette systemet. Konsentrasjonen av hydrogenioner i en oppløsning er mengden av hydrogenioner (i molekylenheter) som er tilstede i en liter oppløsning. pH er den logaritmiske verdien av den inverse av hydrogenjonskonsentrasjonen. Dette er forholdet mellom hydrogenioner og pH.
Nøkkelområder dekket
1. Hva er hydrogen ioner
- Definisjon, Egenskaper
2. Hva er pH
- Definisjon, egenskaper, skala og målinger
3. Hva er forholdet mellom hydrogen ioner og pH
- Forklaring med eksempler
Nøkkelbetingelser: Surhet, Alkalinitet, Basicitet, Hydrogen Ion, Hydronium Ion, pH, Proton
Hva er hydrogen ioner
Hydrogenioner er de ioniske former av elementet Hydrogen; Dette er gitt ved symbolet H+. En ion dannes når elektroner fjernes eller settes til et atom. Når elektroner fjernes fra et atom, blir det en kation. Når elektroner legges til et atom, blir det en anion. Hydrogen har bare en elektron i sine nøytrale atomer i gassfasen. Den mest stabile isotopen av hydrogen inneholder en proton i kjernen. Derfor er den positive ladningen av kjernen (på grunn av tilstedeværelsen av proton) nøytralisert av den eneste elektronen den har. Men når denne elektronen fjernes fra hydrogenatomet, er bare det positivt ladede proton til stede. Derfor blir hydrogen et hydrogen ion. Derfor er hydrogen ion bare en proton.
I vandige løsninger er denne hydrogenjonen eller proton i kombinasjon med H2O (vann) molekyler. Så kalles det a hydronium ion. Symbolet for hydroniumion er H3O+. Dette symbolet er opprettet fra H+-H2O kombinasjon.
Figur 1: Den kjemiske strukturen av Hydronium ion
Syrlighet av en forbindelse bestemmes av dens evne til å frigjøre hydrogen ioner (eller protoner). Derfor er sterke syrer forbindelser som helt ioniserer og frigjør alle hydrogenioner de har. Svake syrer er forbindelser som delvis kan dissociere i ioner og frigjøre noen av hydrogenioner. Mengden av hydrogenioner som er til stede i et system kan bestemmes ved å se på pH i det systemet. Syr-base titreringer er hovedsakelig basert på hydrogenioner tilstede i et system. En base kan brukes til å bestemme antall hydrogenioner som er tilstede i en vandig oppløsning av en syre.
Videre kan hydrogenioner også finnes anioner. Siden hydrogenatom har en upparet elektron i 1s-bane, kan den få en annen elektron til s-orbitalen for å fullføre orbitalet og få elektronkonfigurasjonen av Helium (He). Deretter er det angitt som H-. Dette skjer fordi hydrogenatomet er sammensatt av en proton og det er ingen annen positiv ladning i atomet for å nøytralisere den innkommende elektronen.
Vanligvis har hydrogen en tendens til å danne den positive ion siden den har en mindre elektronegativitet sammenlignet med de fleste andre elementer. Men når den er bundet til elementer som metaller med svært lav elektronegativitet enn hydrogen, har det en tendens til å danne anioner i stedet for kationer.
Hva er pH
pH er den logaritmiske verdien av den inverse av hydrogenjonskonsentrasjonen (mer nøyaktig aktiviteten av hydrogenioner). pH er faktisk en skala som brukes til å bestemme syre eller grunnleggende (Alkalinitet) av et system. Logaritmisk verdi er fordi hydrogenjonskonsentrasjonen i en oppløsning har en meget lav mengde. For eksempel hydrogenjonskonsentrasjonen av rent vann ved 25oC er ca. 10-7 mol / l. Derfor vurderes konsentrasjonen av hydrogenioner i stedet for aktiviteten, og logaritmen brukes for å gjøre det enkelt å identifisere og sammenligne disse konsentrasjonene. Ved beregning av pH skal enhetene av hydrogenjonskonsentrasjon tas i mol / L.
PH-skalaen varierer fra 1 til 14. pH 7 betraktes som en nøytral pH i et system. Syrer har pH-verdier mindre enn 7 og baser har pH-verdi over pH 7. Sterke syrer viser pH-verdier fra 1 til 3, mens svake syrer viser pH-verdier fra 4 til 6. Hvis et system har en pH-verdi nær 14, betraktes det som så sterkt grunnleggende.
Figur 2: pH-skala
PH kan måles ved hjelp av forskjellige metoder. Litmuspapir kan brukes til å bestemme om en løsning er sur eller grunnleggende. pH-papirer kan brukes til å bestemme pH-verdien som et helt tall. Titreringsmetoder kan også brukes.
Forholdet mellom hydrogen ioner og pH
Det er et direkte forhold mellom hydrogenioner og pH. PH av en løsning avhenger av hydrogenjonskonsentrasjonen i denne løsningen. pH-verdien er den logaritmiske verdien av den inverse av hydrogenjonaktiviteten. Siden konsentrasjonen av hydrogenioner ofte er svært lav, regnes ionaktivitet som lik konsentrasjonen av hydrogenioner. Så er pH logaritmen til den inverse av hydrogenjonskonsentrasjonen.
pH = -log10[enH+]
Hvor er aktiviteten.
pH = -log10[H+(En q)]
Derfor er det et direkte forhold mellom pH og konsentrasjonen av hydrogenioner i en oppløsning.
Konklusjon
PH i en løsning er hovedsakelig avhengig av hydrogenjonskonsentrasjonen i denne løsningen. Hydrogenkoncentrasjonen vil variere i henhold til de kjemiske artene som er tilstede i denne løsningen, og endringene i temperaturen til den oppløsningen.
referanser:
1. "Hydrogen ion". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N.d. Web. Tilgjengelig her. 26. juli 2017.
2. "Hva er pH." .N.p., N.d. Web. Tilgjengelig her. 26. juli 2017.
Bilde Courtesy:
1. "Hydronium-3D-baller" Av Benjah-bmm27 - Eget arbeid, Public Domain) via Commons Wikimedia
