Математичне визначення рН
Для розрахункового визначення рН розчину потрібні дані про молярної концентрації катіонів Η+ або ОН–аніона. Якщо вони відомі, то можна скористатися однією з формул:
- pΗ = – lg[Η+].
- рОН = -lg[OΗ-].
- рН + рОН =14.
Концентрацію того чи іншого іона в моль/л розчині електролітів легко дізнатися по рівнянню:
См іона = Смˑаˑ⋅n, де:
См іона і См – молярні концентрації іона і електроліту відповідно (моль/л).
α -ступінь дисоціації.
n – кількість іонів розглянутого виду, який утворюється при розпаді лише однієї молекули електроліту.
Ступінь дисоціації слабких електролітів можна визначити за законом розведення Оствальда: α=√(Кд/См).
Приклади розв’язання задач
1. Потрібно обчислити рН 0,001 Н розчину NaOH.
Рішення: Оскільки гідроксид натрію -це сильний електроліт, то дисоціація його у водному розчині необоротна. Йде вона по рівнянню: NaOΗ → Na + OΗ.
Скористаємося формулою См іона = Смˑаˑп. Ступінь дисоціації приймемо рівною 1. При руйнуванні однієї молекули NaOH утворюється один іон ОН-, отже n=1. См за умовою задачі відома і дорівнює 0,001 або 10-3. Звідси СОН−=10-3ˑ1ˑ1=10-3.
Концентрацію іонів Η+ можна визначити із співвідношення Кw= СН+·СОН– = 10-14. Перетворивши формулу отримуємо СН+=Кw/СОН–=10-14/10-3=10-11. Далі можемо обчислити водневий показник: рН=-lg10-11=11.
Відповідь: рН=11.
2. Потрібно обчислити [Η+] і [ВІН-], якщо в заданому розчині рН=4,3.
Рішення: Найлегше спочатку знайти концентрацію катіонів водню: [Η+] = 10-рН =10-4,3 = 5ˑ10-5 моль/л.
Концентрацію гідроксид-аніонів зручно знайти із співвідношення іонного добутку води: СОН-=Кw/СН+=10-14/5ˑ10-5=2ˑ10–10 моль/л.
Відповідь: 5ˑ10-5 моль/л і 2ˑ10–10 моль/л.
