ph-számítás A víz gyenge elektrolit. Kismértékben disszociál hidrogénionokra (helyesebben hidroxónium-ionokra) és hidroxid-ionokra : H 2 O H + + OH -, (2 H 2 O H 3 O + + 2 OH - ). Semleges oldatban a hidrogén-ion koncentrációja megegyezik a hidroxid-ion koncentrációjával, mindkettő értéke 10 7 mol/dm 3. Ha savat öntünk a desztillált vízbe, ezzel megnöveljük a hidrogénionok koncentrációját. Ezzel arányosan lecsökken a hidroxidion-koncentráció. Savas oldatban a hidrogén-ion és hidroxid-ion koncentrációjának viszonya tehát: Ha pedig lúgot öntünk a desztillált vízbe, ezzel megnő a hidroxidionok koncentrációja és lecsökken a hidrogénionok koncentrációja. Lúgos oldatban : A vizes oldatok savasságának és lúgosságának a mértéke tehát a hidrogén-ionok és a hidroxid-ionok koncentrációarányától függ. Mivel igen kis konventrációkról van szó a kémhatás könnyebben áttekinthető ha az ionkoncentrációk negatív logaritmusát használjuk a koncentráció értékei helyett. Jelük: ph, illetve poh. ph = -lg [H + ], poh = -lg [OH - ], Vízben és semleges oldatokban: ph = poh = 7, Savas kémhatású oldatokban: ph < 7 < poh, Lúgos kémhatású oldatokban: ph > 7 > poh, Mindhárom esetben: ph + poh = 14. Ez az összefüggés 25 0 C-on minden híg vizes oldatra érvényes. Egy oldat kémhatását a gyakorlatban valamilyen sav-bázis indikátorral állapíthatjuk meg. Az indikátorok színe az oldat kémhatásától függ. Pl. az univerzál indikátorpapír savas közegben piros, lúgos közegben kék színű. A ph pontos mérésére elektrometriás PH mérőműszert használunk.
Ismétlő feladatok 10 3 =? 10-2 =? 10 0 =? lg 10 x =? lg 100 =? lg 0,1 =? -lg 0,01 =? lg 0,03=? lg 3*10-5 =? Gyakorlófeladatok 1. Egy oldat hidrogén-ion koncentrációja: 10-2 mol/dm 3. Mennyi a ph-ja? Mennyi a poh-ja? Mennyi a hidroxid- ion koncentrációja? Milyen a kémhatása? Megoldás ph = -lg [H + ] = -lg 10-2 = 2, ph + poh = 14, poh = 14-2 = 12. [OH - ] =10-12 mol/dm 3, Az oldat savas kémhatású. 2. Mennyi a ph-ja annak az oldatnak, amelyiknek a hidroxidion-koncentrációja: a.) 10-13 mol/dm 3 b.) 2 x 10-2 mol/dm 3? Megoldás: a.) Ha [OH - ] =10-13 mol/dm 3, akkor poh = 13, mivel ph + poh = 14, ezért ph=1 b.) Ha [OH - ] =2 x 10-2 mol/dm 3,akkor poh = -lg( 2 x 10-2 ) = 1,7, ph = 14-1,7 = 12,3. 3. Mennyi annak az oldatnak a hidrogénion-, hidroxidion-koncentrációja és a poh-ja, amelynek ph-ja: 3,7? Megoldás: Ha ph=3,7 akkor [H + ] = 10-3,7 mol/ dm 3 = 2 x 10-4 mol/dm 3 mivel ph + poh = 14, ezért poh=10,3 [OH - ] =10-10,3 =5*10-11 mol/dm 3,
Erős savak, erős bázisok ph-ja Savaknak nevezzük a protonleadásra képes vegyületeket. Bázisoknak nevezzük a proton felvételére képs anyagokat Az egyértékű erős savak és bázisok híg vizes oldatban gyakorlatilag teljesen disszociálnak ionjaikra. Például HCl H + + Cl -, (sav) [HCI] = [H + ] = [CI - ], ph = -lg [H + ] = -Ig [HCl], NaOH Na + + OH -, (bázis) [NaOH] = [Na + ] = [OH - ], poh = -lg [OH - ] = -Ig [NaOH]. Egyértékű erős savak koncentrációja megegyezik a hidrogén-ion koncentrációjukkal, így ezekben az oldatokban a ph a savkoncentráció negatív logaritmusával is megadható. Gyakorlófeladatok 1. Mekkora a ph-ja a 0,1 mólos HCl-oldatnak és a 0,1 mólos NaOH-oldatnak? Megoldás A HCl és az NaOH egyértékű, erős elektrolitok. Tehát teljesen disszociált állapotban vannak. Ekkor a savkoncentráció megegyezik a hidrogénion-koncentrációval, és a lúgkoncentráció a hidroxidion-koncentrációval: [HCl] = [H + ] = 0,1, ph = -lg [H + ] = 1, [NaOH] = [OH - ] = 0,1, poh = -lg [OH - ] = 1, ph = 14-1 = 13. 2. Mekkora a hidrogénion-koncentrációja annak az oldatnak, amelynek a ph-ja: a) 3, b) 6, c) 9? Milyen a kémhatása az egyes oldatoknak? Megoldás: a) [H + ] = 10-3 mol/dm 3, b) [H + ] = 10-6 mol/dm 3, c) [H + ] = 10-9 mol/dm 3, a), b): savas, c): lúgos.
Feladatok 1. Számítsuk ki a ph és poh értékét az 0,001 mólos NaOH-oldatban, ha a disszociáció teljes! 2. Határozzuk meg a 0,002 mólos HN0 3 -oldat ph-ját, ha a disszociáció teljes! 3. Mennyi a hidrogénion-koncentrációja annak a sósavoldatnak, amelynek phja 2? 4. Mennyi a 0,25 mólos NaOH-oldat ph-ja, ha a disszociáció teljes? 5. Számítsuk ki, annak a vizes oldatnak a poh-ját, amelyben a hidrogénionkoncentráció: 2,5 x 10-9 mol/dm 3. 6. Mennyi a 0,01 mólos 0,0005 mólos NaOH-oldat ph-ja teljes disszociációt feltételezve? 7. Mekkora az alábbi folyadékok ph-értéke? a) sör ([H + ] = 5 x 10-5 mol/dm 3 ) b) bor ([H + ] = 8 x 10-4 mol/dm 3 ) c) narancslé ([H + ] = 2,9 x 10-4 mol/dm 3 ) d) citromlé ([H + ] = 4,95 x 10-3 mol/dm 3 ) e) étkezési ecet ([H + ] = 7,5 x 10-3 mol/dm 3 ) f) tengervíz ([H + ] = 4,6 x 10-9 mol/dm 3 ) 8. Mekkora az alábbi folyadékok hidrogénion-koncentrációja? a) vérplazma (ph = 7,4) b) vizelet (ph = 5,6) c) bélnedv (ph = 8,15) d) friss tej (ph = 6,7) 1. ph = 1l, poh = 3. 2. 2,7. 3. 0,01 mol/dm 3. 4. 13, 5. 5,4 6. 12, 10,7 7. a) 4,3 d) 2,3 b) 3,1 e) 2,1 c)3,5 f )8,3 Megoldások 8. a) 4,0 x 10-8 mol/dm 3 b) 2,5 x 10-6 mol/dm 3 c) 7,1 x 10-9 mol/dm 3 d)2,0x10-7 mol/dm 3
1.feladat Univerzál indikátor oldat segítségével határozzuk meg a következő oldatok közelítő ph értékét! Desztillált víz, csapvíz, ecet, citromlé, mosószer oldat, üdítő-ital. Oldat Desztillált víz Csapvíz Ecet Citromlé Mosószeres oldat Üdítő ital Egyéb Közelítő ph Erős savak összehasonlítása gyenge savakkal Az erős savak teljes mértékben H + -ionra disszociálnak, a gyenge savak esetében ezzel szemben a disszociáció csak részben játszódik le. 2.feladat Öblítsünk át 3 kémcsövet desztillált vízzel, majd a táblázatban felsorolt oldatok mindegyikéből öntsünk a kémcsövekbe 2 cm 3 -t. Univerzál indikátor segítségével adjuk meg az oldatok közelítő ph értékét! Írjuk fel a végbemenő egyenleteket is! Oldat Közelítő ph Számított ph Egyenlet 0,10 M HCl 0,00010 M HCl 0,10 M CH 3 COOH ------------ Indikátorok színátcsapásának vizsgálata 3. Feladat 2 Erlenmeyer lombikot öblítsünk át és osztott pipettával mérjünk bele 3-3 cm 3 0,1 mol/dm 3 HCl oldatot. Az egyik lombikhoz adjunk egy-egy csepp fenolftalein, a másikhoz pedig metil-narancs indikátort. 0,1 mol/dm 3 NaOH oldatból csepegtessünk bürettából úgy az oldatokhoz, hogy az indikátorok színeit érzékelni tudjuk. Írjuk be a tapasztalt színeket! Indikátorok színe Oldatok Fenolftalein Metil-narancs 0,1 mólos HCl-oldat 0,1 mol HCl + 0,1 mol NaOH ekvivalens ------- mennyiségben NaOH túlsúlyban
4. feladat Ecetsav/nátrium-acetát pufferoldat vizsgálata A pufferoldatok PH-ja csak kis mértékben változik, ha nagyobb mennyiségű erős savat vagy bázist adunk hozzá. Öntsünk egy Erlenmeyer lombikba 10 cm 3 1,0 mol/dm 3 ecetsav- és 1,0 mol/dm 3 nátrium acetát oldat 1:1 arányú keverékét (puffer oldat). Egy másik Erlenmeyer lombikba pedig tegyünk 10 cm 3 desztillált vizet. Ezután a lombikokba tegyünk egy-egy csepp metilnarancs indikátort. Bürettából adjunk mindkét kémcső tartalmához cseppenként reagens sósavoldatot, míg az indikátor savas kémhatást nem mutat. Jegyezzük fel a két esetben felhasznált sósavoldat mennyiségét! Puffer oldat Nem puffer oldat oldat 10 cm 3 1,0 mol/dm 3 ecetsav + 10 cm 3 desztillált víz 10 cm 3 1,0 mol/dm 3 nátrium acetát Metilnarancs, 1 1 csepp Fogyott HCl oldat, cm 3 Ismétlő kérdések: Milyen ionok okozzák a savas illetve lúgos kémhatást? Mi a sav és bázis? Mik a sav-bázis indikátorok? Soroljon fel indikátorokat. Jellemezze a hozzájuk tartozó színeket! Mik a pufferoldatok? Hogyan vizsgáltuk a pufferoldatokat?