Најважније из лекције
рH вредност представља меру киселости раствора: \(\text{pH} = -\log[\text{H}_3\text{O}^+]\), односно \([\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-\text{pH}}\text{ mol/dm}^3\).
рH скала:
pOH вредност представља меру концентрације хидроксидних јона: \(\text{pOH} = -\log[\text{OH}^-]\), односно \([\text{OH}^-] = 10^{-\text{pOH}}\text{ mol/dm}^3\).
рH скала:
- \(\text{pH} < 7\) - кисела средина (нпр. \([\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-3}\text{ mol/dm}^3 \Rightarrow \text{pH} = 3\))
- \(\text{pH} = 7\) - неутрална средина (\([\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-7}\text{ mol/dm}^3\))
- \(\text{pH} > 7\) - базна средина (нпр. \([\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-11}\text{ mol/dm}^3 \Rightarrow \text{pH} = 11\))
pOH вредност представља меру концентрације хидроксидних јона: \(\text{pOH} = -\log[\text{OH}^-]\), односно \([\text{OH}^-] = 10^{-\text{pOH}}\text{ mol/dm}^3\).
рH вредност представља меру киселости воденог раствора и дефинише се као негативни декадни логаритам бројчане вредности концентрације водоникових (хидронијум) јона.
\[ \text{pH} = -\log[\text{H}^+] \quad \text{односно} \quad \text{pH} = -\log[\text{H}_3\text{O}^+] \]
\[ [\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-\text{pH}} \text{ mol/dm}^3 \]
где је \([\text{H}_3\text{O}^+]\) концентрација хидронијум-јона изражена у \(\text{mol/dm}^3\).
Појам рH и термин „експонент јона водоника” увео је дански хемичар Серен П. Серенсен како би омогућио једноставније изражавање и графичко представљање веома малих концентрација јона.
Ако је концентрација хидронијум-јона у раствору \([\text{H}_3\text{O}^+] = 1 \cdot 10^{-4}\text{ mol/dm}^3\), рH вредност износи:
\[ \text{pH} = -\log(10^{-4}) = 4 \]
Колика је рH вредност раствора у коме је концентрација хидронијум-јона \([\text{H}_3\text{O}^+] = 1\text{ mol/dm}^3\)?
Пошто је \(1 = 10^0\), следи:
\[ \text{pH} = -\log(1) = 0 \]
Одговор: рH вредност раствора је \(0\).
Што је већа концентрација хидронијум-јона (\([\text{H}_3\text{O}^+]\)), то је већа киселост раствора, а рH вредност је мања.
Вредност рH одређује реакцију (карактер) воденог раствора:
- Кисела средина: \(\text{pH} < 7\) (концентрација \([\text{H}_3\text{O}^+] > 10^{-7}\text{ mol/dm}^3\))
- Неутрална средина: \(\text{pH} = 7\) (концентрација \([\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-7}\text{ mol/dm}^3\))
- Базна средина: \(\text{pH} > 7\) (концентрација \([\text{H}_3\text{O}^+] < 10^{-7}\text{ mol/dm}^3\))
Раствор А има \(\text{pH} = 3\), а раствор Б има \(\text{pH} = 9\). Одредити карактер средине за оба раствора и навести који раствор има већу концентрацију хидронијум-јона.
- Раствор А (\(\text{pH} = 3 < 7\)) је кисео.
- Раствор Б (\(\text{pH} = 9 > 7\)) је базан.
pOH вредност представља негативни декадни логаритам бројчане вредности концентрације хидроксидних јона (\(\text{OH}^-\)) у воденом раствору.
\[ \text{pOH} = -\log[\text{OH}^-] \]
\[ [\text{OH}^-] = 10^{-\text{pOH}} \text{ mol/dm}^3 \]
где је \([\text{OH}^-]\) концентрација хидроксидних јона у \(\text{mol/dm}^3\).
Ако раствор садржи концентрацију хидроксидних јона \([\text{OH}^-] = 1 \cdot 10^{-2}\text{ mol/dm}^3\), његова pOH вредност износи:
\[ \text{pOH} = -\log(10^{-2}) = 2 \]
Израчунати концентрацију хидроксидних јона у раствору чија је \(\text{pOH} = 5\).
Користећи везу \([\text{OH}^-] = 10^{-\text{pOH}}\text{ mol/dm}^3\):
\[ [\text{OH}^-] = 10^{-5}\text{ mol/dm}^3 \]
Одговор: Концентрација хидроксидних јона је \(1 \cdot 10^{-5}\text{ mol/dm}^3\).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Одредити карактер средине (кисела, неутрална или базна) за растворе са следећим рH вредностима:
а) \(\text{pH} = 7\)
б) \(\text{pH} = 2\)
в) \(\text{pH} = 11\)
а) \(\text{pH} = 7\)
б) \(\text{pH} = 2\)
в) \(\text{pH} = 11\)
а) \(\text{pH} = 7\) - неутрална средина
б) \(\text{pH} = 2\) (\(< 7\)) - кисела средина
в) \(\text{pH} = 11\) (\(> 7\)) - базна средина
б) \(\text{pH} = 2\) (\(< 7\)) - кисела средина
в) \(\text{pH} = 11\) (\(> 7\)) - базна средина
Задатак 2 (средњи): Концентрација водоникових јона у узорку воде износи \([\text{H}^+] = 1 \cdot 10^{-8}\text{ mol/dm}^3\). Израчунати рH вредност тог узорка и одредити какав је карактер средине.
Применом обрасца:
\[ \text{pH} = -\log[\text{H}^+] = -\log(10^{-8}) = 8 \]
Пошто је \(\text{pH} = 8 > 7\), средина је слабо базна.
Задатак 3 (средњи): Колика је pOH вредност раствора у коме је концентрација хидроксидних јона \([\text{OH}^-] = 0{,}001\text{ mol/dm}^3\)?
Прво записујемо концентрацију у облику степена са основом 10:
\[ [\text{OH}^-] = 0{,}001\text{ mol/dm}^3 = 10^{-3}\text{ mol/dm}^3 \]
Применом дефиниције за pOH:
\[ \text{pOH} = -\log(10^{-3}) = 3 \]
Одговор: \(\text{pOH} = 3\).
Задатак 4 (тежак): Раствор 1 има \(\text{pH} = 2\), а раствор 2 има \(\text{pH} = 5\). Колико пута раствор 1 има већу концентрацију хидронијум-јона у односу на раствор 2?
Одређујемо концентрације хидронијум-јона за оба раствора:
\[ [\text{H}_3\text{O}^+]_1 = 10^{-\text{pH}_1} = 10^{-2}\text{ mol/dm}^3 \]
\[ [\text{H}_3\text{O}^+]_2 = 10^{-\text{pH}_2} = 10^{-5}\text{ mol/dm}^3 \]
Рачунамо њихов однос:
\[ \frac{[\text{H}_3\text{O}^+]_1}{[\text{H}_3\text{O}^+]_2} = \frac{10^{-2}}{10^{-5}} = 10^{-2 - (-5)} = 10^3 = 1000 \]
Одговор: Раствор 1 има \(1000\) пута већу концентрацију хидронијум-јона од раствора 2.
