pH og pOH æfingar

Á sviði efnafræði er rannsókn á pH og pOH nauðsynleg til að skilja eiginleika vatnslausna og hversu sýrustig eða grunnstig þeirra er. Þessar æfingar pH og pOH Þeir gera nemendum kleift að öðlast hagnýta færni í að ákvarða og meðhöndla þessar stærðir, auk þess að styrkja fræðilega þekkingu sína á sýru-basa jafnvægi. Í þessari grein munum við kanna margs konar pH og pOH æfingar sem eru mikilvægar til að læra og beita efnafræðireglum með góðum árangri á rannsóknarstofunni.

1. Kynning á pH og pOH æfingum

Í þessum hluta verður tæmandi kynning á pH og pOH æfingum. pH og pOH eru grundvallarhugtök í efnafræði sem gera okkur kleift að mæla sýrustig eða basastig lausnar. Til að skilja þessi hugtök er mikilvægt að þekkja nokkur grundvallaratriði í efnafræði og eiginleika sýra og basa.

Fyrst og fremst verður útskýrt hvað pH er og hvernig það er reiknað. pH er kvarði sem gefur til kynna styrk hýdróníumjóna (H+) í lausn. Það er hægt að ákvarða með formúlunni: pH = -log[H+]. verður veitt dæmi og æfingar hagnýt til að hjálpa til við að skilja hvernig á að reikna út pH mismunandi lausna.

Þá verður hugtakið pOH tekið fyrir, sem er andhverfa pH og er notað til að mæla styrk hýdroxýljóna (OH-) í lausn. Útreikningur á pOH fer fram á svipaðan hátt og pH, með formúlunni: pOH = -log[OH-]. Ítarleg dæmi verða kynnt og útskýrt hvernig á að tengja pH og pOH í lausn.

2. Skýring á hugtökum pH og pOH

pH og pOH eru grundvallarhugtök í efnafræði sem gera okkur kleift að mæla sýrustig eða basastig efnis í lausn. pH er skilgreint sem neikvæður logaritmi styrks hýdróníumjóna (H⁺) í lausn, en pOH er neikvæði logaritmi styrks hýdroxíðjóna (OH^-), einnig í lausn.

pH og pOH eru gefin upp á kvarðanum 0 til 14, þar sem 7 gefur til kynna hlutlausa lausn. Ef pH er minna en 7 telst það súrt, en ef það er hærra en 7 telst það vera basísk eða basísk lausn. Þannig eru pH og pOH öfugt tengd: því hærra sem pH er, því lægra er pOH; og öfugt. Summa pH og pOH er alltaf jöfn 14.

Til að reikna út pH eða pOH gildi lausnar er jafnan notuð: pH = -log[H⁺] og pOH = -log[OH^-]. Hér, [H⁺] og [OH^-] tákna styrk hýdroníums og hýdroxíðjóna í mól/L, í sömu röð. Það er mikilvægt að muna að lógaritminn er reiknaður í grunni 10, svo það sem þarf Notaðu vísindalega reiknivél eða töflu yfir logaritma til að ákvarða gildin.

3. Útreikningur á pH sýrulausnar

Í efnafræði er pH mæling sem notuð er til að ákvarða sýrustig eða grunnleika lausnar. Það kann að virðast flókið, en það er í raun frekar einfalt ef þú fylgir réttum skrefum. Nánar verður farið í málsmeðferðina hér að neðan. skref fyrir skref Til að reikna út pH sýrulausnar:

1. Ákvarðu styrk hýdróníumjóna (H3O+) í sýrulausninni. Þetta það er hægt að gera það með formúlu tiltekinnar sýru og jónunarfasta hennar. Til dæmis, ef við höfum lausn af ediksýru með styrkleika 0.1 M, getum við notað jónunarfasta ediksýru til að finna styrk hýdróníumjóna.

2. Notaðu formúluna: pH = -log[H3O+]. Þegar þú hefur fengið hýdróníumjónastyrkinn geturðu notað þessa formúlu til að ákvarða pH sýrulausnarinnar. Taktu neikvæða lógaritma hýdróníumjónastyrksins og niðurstaðan verður pH lausnarinnar.

3. Ef þess er óskað er hægt að sannreyna niðurstöðuna með því að nota pH-vísapappír eða pH-mæli. Þessar aðferðir munu veita frekari staðfestingu á því að pH-útreikningurinn hafi verið gerður rétt. Hins vegar er mikilvægt að hafa í huga að þessar aðferðir eru kannski ekki eins nákvæmar og stærðfræðilegar útreikningar.

Mundu að pH er lógaritmískur kvarði, sem þýðir að eins tölu breyting á pH kvarðanum táknar 10-falda breytingu á styrk hýdróníumjóna. Það eru líka tæki og reiknivélar á netinu til að gera þennan útreikning auðveldari og hraðari. Við vonum að þessi handbók hjálpi þér að reikna út pH í súrri lausn! á skilvirkan hátt og nákvæmur!

4. Útreikningur á sýrustigi basískrar lausnar

Til að reikna út pH basískrar lausnar er nauðsynlegt að huga að eiginleikum sýranna og basanna. pH er mælikvarði á sýrustig eða basastig lausnar og hægt er að ákvarða það með því að nota pH kvarðann sem er á bilinu 0 (súrast) til 14 (basískt). Ef um er að ræða basíska lausn mun pH vera yfir 7. Hér að neðan eru upplýsingar skrefin til að fylgja til að reikna út pH basískrar lausnar.

1. Þekkja OH-elion í grunnlausninni. Þessi jón er talin sterkur basi og er til staðar í hærri styrk í basískri lausn. Til dæmis, ef við erum að vinna með natríumhýdroxíð (NaOH) lausn, mun NaOH sundrast í natríumjónir (Na+) og hýdroxýljónir (OH-).

• Fyrir dæmi um vandamál skulum við íhuga natríumhýdroxíðlausn með styrkleika 0.1 M.

2. Notaðu pH formúluna. Formúlan til að reikna út pH basískrar lausnar er pH = -log [OH-]. Í þessu tilviki notum við neikvæða lógaritma hýdroxýljónastyrksins í mól/L. Til dæmis, ef styrkur OH- er 0.1 M, væri útreikningurinn pH = -log (0.1).

• Ef um er að ræða natríumhýdroxíðlausnina okkar með styrkleikann 0.1 M, þá væri pH útreikningurinn pH = -log (0.1).

3. Reiknaðu pH með vísindalegri reiknivél eða lógaritmatöflu. Þegar tjáningin hefur verið fengin verðum við að nota vísindalega reiknivél sem hefur lógaritmafallið eða skoða töflu yfir lógaritma. Fyrir dæmið væri niðurstaða útreikningsins pH = -1.

• Í dæminu okkar væri sýrustig natríumhýdroxíðlausnarinnar með styrkleika 0.1 M sýrustig = -1.

5. Hagnýtar pH-reikningsæfingar

Í þessum hluta munum við kynna þér röð hagnýtra æfinga til að reikna út pH mismunandi lausna. Í gegnum þessar æfingar munum við leiðbeina þér skref fyrir skref í að leysa vandamálin, veita þér kennsluefni, gagnlegar ábendingar og áþreifanleg dæmi.

Til að byrja með er mikilvægt að muna að pH er mælikvarði á sýrustig eða basastig lausnar. Það er gefið upp á tölulegum kvarða sem fer frá 0 til 14, þar sem 7 táknar hlutlaust pH. pH minna en 7 gefur til kynna sýrustig, en pH hærra en 7 gefur til kynna basa.

Í hverri æfingu munum við veita þér nauðsynleg gögn, svo sem styrk ákveðins efnafræðilegs efnis eða viðeigandi fasta. Við munum nota sérstakar formúlur og jöfnur til að reikna út pH. Gakktu úr skugga um að þú hafir vísindalega reiknivél við höndina, því í sumum tilfellum þarftu að framkvæma stærðfræðilega útreikninga.

6. Tengsl pH og pOH: umbreytingaræfingar

Sambandið milli pH og pOH er grundvallarhugtak í sýru-basa efnafræði. pH vísar til styrks vetnisjóna í lausn en pOH vísar til styrks hýdroxíðjóna. Báðar færibreyturnar tengjast hver annarri með pH kvarðanum, sem er logaritmískur kvarði sem er á bilinu 0 til 14. Í þessum kafla lærum við hvernig á að breyta úr pH í pOH og öfugt.

Til að breyta úr pH í pOH getum við notað eftirfarandi formúlu:
pOH = 14 – pH

Til dæmis, ef við höfum lausn með pH 3, drögum við einfaldlega pH frá 14 til að fá pOH:
pOH = 14 – 3 = 11

Til að breyta úr pOH í pH notum við eftirfarandi formúlu:
pH = 14 – pOH

Til dæmis, ef við höfum lausn með pOH upp á 8, drögum við pOH frá 14 til að fá pH:
pH = 14 – 8 = 6

Mundu að pH og pOH eru fyllingareiginleikar, þannig að ef við þekkjum annan þeirra getum við reiknað út hinn með formúlunum sem nefnd eru hér að ofan. Það er líka mikilvægt að hafa í huga að í hlutlausri lausn hafa pH og pOH gildið 7.

7. pOH reikniæfingar

pOH er mælikvarði á styrk hýdroxýljóna í vatnslausn. Það er reiknað út með formúlunni pOH = -log[OH-]. Til að leysa er nauðsynlegt að vita styrk hýdroxýljóna í lausninni.

Fyrst þarf að fá styrk hýdroxýljóna í mólum á lítra (M). Ef þú veist pH gildið geturðu notað eftirfarandi samband: pH + pOH = 14. Ef þú ert með pH gildið geturðu því dregið það frá 14 til að fá pOH gildið.

Ef pH gildi er ekki þekkt er hægt að nota styrk vetnisjóna (H+) til að ákvarða styrk hýdroxýljóna. Þetta er gert með formúlunni Kw = [H+][OH-], þar sem Kw er jónunarfasti vatns (1×10^-14 við 25°C). Ef H+ styrkurinn er þekktur er hægt að leysa fyrir OH- styrkinn og reikna síðan pOH með formúlunni sem nefnd er hér að ofan.

8. Að leysa vandamál með sýru-basa jafnvægi með því að nota pH og pOH

Það getur verið flókið ferli, en með því að fylgja nokkrum einföldum skrefum er hægt að ná nákvæmri lausn. Í fyrsta lagi er mikilvægt að skilja grunnskilgreiningar á pH og pOH. pH er mælikvarði á sýrustig lausnar en pOH mælir basa. Bæði gildin eru gefin upp á kvarðanum 0 til 14, þar sem 7 er hlutlaust, gildi yfir 7 gefa til kynna basa og gildi undir 7 gefa til kynna sýrustig.

Fyrsta skrefið í að leysa sýru-basa jafnvægisvandamál er að ákvarða hvort lausnin sé súr eða basísk. Þetta er getur gert að reikna út pH eða pOH lausnarinnar. pH er reiknað út með formúlunni pH = -log[H+], þar sem [H+] táknar styrk vetnisjóna í lausninni. Á hinn bóginn er pOH reiknað út með formúlunni pOH = -log[OH-], þar sem [OH-] táknar styrk hýdroxíðjóna í lausninni. Þegar pH gildið eða pOH hefur verið náð er hægt að ákvarða hvort lausnin sé súr (pH < 7), basísk (pH > 7) eða hlutlaus (pH = 7).

Þegar búið er að ákvarða hvort lausnin sé súr eða basísk getum við haldið áfram að leysa tiltekna vandamálið. Ef þetta er sýru-basa jafnvægisvandamál með sýrum er hægt að nota sýru-basa jafnvægissambönd, eins og jafnvægisfastann Ka. Ef þetta er sýru-basa jafnvægisvandamál við basa er hægt að nota sýru-basa jafnvægissambönd, eins og jafnvægisfastann Kb Til að leysa vandamálið þarf að koma á jafnvægisjöfnunum og nota síðan gildin á pH eða pOH. til að reikna út styrk jónanna í lausninni. Þegar styrkurinn hefur verið náð, getur notað til að reikna út annað magn sem þarf í vandamálinu, svo sem styrk ákveðinnar sýru eða basa.

9. Notkun pH og pOH æfingar í bufferlausnum

Til að beita pH og pOH æfingunum í stuðpúðalausnum er mikilvægt að skilja hvað stuðpúðalausn er og hvernig þær myndast. Stuðpúðalausn er blanda af veikri sýru og samtengdum basa hennar, eða veikum basa og samtengdu sýru hennar, sem standast verulegar breytingar á pH þegar litlu magni af sýru eða basa er bætt við.

Fyrsta skrefið til að leysa þessa tegund af æfingum er að bera kennsl á íhluti stuðpúðalausnarinnar og styrkleika þeirra. Þegar þessi gögn eru þekkt er hægt að nota viðeigandi formúlur til að reikna út pH eða pOH. Ef um sýru-basa lausn er að ræða er pH reiknað með formúlunni -log[H+], þar sem [H+] táknar styrk vetnisjóna í lausninni. Á hinn bóginn er hægt að reikna pOH með formúlunni -log[OH-], þar sem [OH-] táknar styrk hýdroxíðjóna í lausninni.

Það er mikilvægt að hafa í huga að í jafnalausn breytast pH og pOH ekki marktækt þegar lítið magn af sýru eða basa er bætt við. Hins vegar, ef verulegu magni af sýru eða basa er bætt við, hefur jafnvægið í jafnalausninni áhrif og pH eða pOH getur breyst. Til að leysa vandamál sem felur í sér áhrif umtalsverðrar íblöndunar sýru eða basa, er ráðlegt að nota Hendersson-Hasselbalch töflu sem tengir pH eða pOH við styrk sýru og basa í lausninni.

10. Æfingar til að reikna út pH í efnahvörfum

Útreikningur á pH í efnahvörfum er nauðsynleg til að skilja sýrustig eða basagildi efnis. Með þessum æfingum muntu geta æft og styrkt færni þína í að reikna pH. Hér bjóðum við þér skref-fyrir-skref leiðbeiningar til að leysa þessi vandamál.

1. Þekkja sýruna eða basann sem tekur þátt í hvarfinu og ákvarða sundrunarfasta hennar (Ka eða Kb). Þessi fasti segir þér hversu auðveldlega sýran eða basinn sundrast í vatni. Mundu að sundrun sýru myndar H+ (vetni) jónir á meðan sundrun basa framleiðir OH- (hýdroxíð) jónir.

2. Notaðu Ka eða Kb tjáninguna til að reikna út styrk H+ eða OH- jóna í lausninni. Þessi tjáning er fengin úr efnajafnvægisjöfnu hvarfsins. Taktu einnig tillit til stoichiometry hvarfsins til að reikna út styrk afurðanna og hvarfefnanna.

3. Reiknaðu neikvæða logaritma styrks H+ eða OH- jóna til að fá pH eða pOH í sömu röð. Mundu að pH er skilgreint sem neikvæður logaritmi styrks H+ jóna. Að lokum, til að fá pOH, skaltu draga pH frá 14.

11. Sýru-basa títrunaræfingar og pH sem af því leiðir

Sýru-basa títrunaræfingar og útreikningur á sýrustigi sem myndast eru grundvallaratriði í greiningarefnafræði. Með þessum æfingum getum við ákvarðað magn sýru eða basa sem er í lausn og samsvarandi pH hennar. Hér að neðan eru ítarleg skref til að leysa þessa tegund af vandamálum.

1. Þekkja efnahvörfin: það fyrsta sem við verðum að gera er að skilja efnahvörfin sem taka þátt í títruninni. Þetta gerir okkur kleift að bera kennsl á sýruna og basann sem eru til staðar, auk þess að ákvarða stoichiometry hvarfsins.

2. Reiknið mól af sýru eða basa: Þegar við höfum þekkt stoichiometry hvarfsins, getum við notað hana til að reikna út mól af sýru eða basa sem eru í lausninni. Til að gera þetta þurfum við að vita styrk og rúmmál hvarfefnisins sem við erum að nota.

3. Reiknaðu pH sem fæst: Þegar við höfum fengið fjölda móla af sýru eða basa getum við notað þessar upplýsingar til að reikna út pH sem fæst. Til að gera þetta þurfum við að taka tillit til jafnvægisfasta hvarfsins sem segir okkur hvort lausnin sem myndast sé súr, basísk eða hlutlaus.

Mikilvægt er að muna að það að leysa sýru-basa títrunaræfingar og reikna út pH sem fæst krefst góðrar þekkingar á efnafræðilegum hugtökum og æfingum. Ekki hika við að nota verkfæri eins og pH reiknivélar eða ráðfærðu þig við kennarann ​​þinn til að útskýra allar spurningar sem þú gætir haft. Mundu að fylgja þessum ítarlegu skrefum og æfa þig með dæmum til að fullkomna færni þína í þessu efni.

12. pH og pOH æfingar í daglegu lífi

pH og pOH eru grundvallarhugtök í efnafræði sem eru notuð til að mæla sýrustig eða basastig lausnar. Þessi hugtök hafa hagnýt notkun í daglegu lífi okkar. Hér að neðan eru nokkrar æfingar sem hjálpa þér að skilja betur hvernig pH og pOH eiga við í raunverulegum aðstæðum.

1. Reiknaðu sýrustig sítrónusafalausnar: Til að ákvarða sýrustig lausnar verðum við fyrst að vita styrk vetnisjóna (H+) í henni. Ef um er að ræða sítrónusafa er H+ styrkur hans 1 x 10^-2 M. Með því að nota pH formúluna, sem er pH = -log[H+], getum við reiknað út pH þessarar lausnar. Ef við setjum út styrkleikagildið fáum við pH = -log(1 x 10^-2) = 2

2. Ákvarða pOH lútlausnar: Til að reikna út pOH þurfum við að vita styrk hýdroxíðjóna (OH-) í lausninni. Segjum að styrkur OH- í lútlausn sé 1 x 10^-3 M. Til að fá pOH notum við formúluna pOH = -log[OH-]. Í stað styrkleikagildisins höfum við pOH = -log(1 x 10^-3) = 3

3. Reiknaðu pH saltsýrulausnar: Segjum að við höfum saltsýrulausn með H+ styrkleika upp á 1 x 10^-1 M. Með því að nota pH formúluna getum við fengið pH = -log(1 x 10 ^-1 ) = 1. Þess vegna hefur saltsýrulausnin pH 1, sem gefur til kynna að hún sé mjög súr lausn.

13. Ítarlegar pH og pOH æfingar fyrir háskólanema

Í þessum hluta finnur þú ýmsar háþróaðar æfingar sem tengjast pH og pOH, sérstaklega hönnuð fyrir nemendur á háskólastigi. Þessar æfingar munu hjálpa þér að styrkja færni þína í að leysa vandamál sem tengjast sýrustigi og grunnleika í efnalausnum.

Í hverri æfingu verða gefin skref fyrir skref upplýsingar um hvernig eigi að leysa vandamálið. Þetta mun innihalda viðeigandi formúlur og jöfnur, svo og gagnlegar ábendingar til að nálgast hverja tegund æfinga. Að auki verða kynnt skref fyrir skref dæmi og lausnir sem gera þér kleift að skilja til fulls hvernig á að komast að réttu svari.

Til að fá sem mest út úr þessum æfingum er mælt með því að hafa traustan grunn í grunnatriðum pH og pOH. Það er líka gagnlegt að þekkja formúlurnar og tengslin milli sýra, basa og viðkomandi pKas þeirra. Með þessari þekkingu muntu vera reiðubúinn til að takast á við fullkomnari áskoranir sem kynntar eru í þessum hluta af öryggi.

14. Þekkingarmat: upprifjunaræfingar um pH og pOH

Í þessum hluta ætlum við að kynna röð endurskoðunaræfinga um pH og pOH, sem gerir þér kleift að meta þekkingu þinni um þessi grundvallarhugtök í efnafræði. Þegar þú klárar æfingarnar geturðu prófað færni þína við að ákvarða pH lausnar og reikna pOH út frá pH.

Til að leysa þessar æfingar er mikilvægt að muna að pH er mælikvarði á sýrustig lausnar og er reiknað með formúlunni: pH = -log[H+]. Aftur á móti er pOH mælikvarði á grunnleika lausnar og er reiknað með formúlunni: pOH = -log[OH-]. Að auki er nauðsynlegt að hafa í huga að pH og pOH eru logaritmískir kvarðar, sem þýðir að hver einingabreyting á pH eða pOH táknar 10-falda breytingu á styrk H+ eða OH-jóna, í sömu röð.

Gagnleg aðferð til að leysa æfingarnar er að fylgja eftirfarandi skrefum: Fyrst skaltu greina hvort lausnin sé súr eða basísk. Notaðu síðan pH eða pOH formúlurnar, eftir því sem við á, til að reikna út gildið. Ef nauðsyn krefur, umbreyttu pH eða pOH gildinu í styrk H+ eða OH- jóna. Að lokum skal athuga hvort niðurstaðan sem fæst sé í samræmi við fyrri flokkun sýru eða basa. Mundu að það er nauðsynlegt að meðhöndla einingar rétt og nota vísindalegar reiknivélar fyrir flóknustu útreikninga.

Að lokum gera pH og pOH æfingar okkur kleift að skilja og reikna nákvæmlega út sýrustig eða basastig lausnar. Þessi verkfæri eru grundvallaratriði í efnafræði og á mismunandi vísindasviðum, svo sem læknisfræði, líffræði og iðnaði. Með því að beita formúlum og fræðilegri þekkingu getum við ákvarðað styrk vetnis (H+) eða hýdroxíð (OH-) jóna í lausn, sem gefur okkur mikilvægar upplýsingar um efnafræðilega hegðun hennar og Eignirnar hans. Að ná tökum á hugmyndunum pH og pOH gerir okkur kleift að skilja eðli mismunandi efna, stilla pH í lausnum, framkvæma nákvæma útreikninga og taka viðeigandi ákvarðanir í vísindaumhverfi. Mikilvægt er að muna að pH og pOH eru mælingar sem hjálpa okkur að skilja sýrustig eða basa og er hægt að beita þeim bæði í grunnefnafræði og við flóknari aðstæður þar sem þörf er á nákvæmri stjórn á efnaumhverfinu. Með þessar upplýsingar í huga verða pH og pOH æfingar dýrmætt verkfæri í rannsóknum okkar og skilningi á efnafræði. og umsóknir þess í heiminum alvöru.