Kyseliny a zásady
Přihlásit se
Kyseliny a zásady (4/15) · 11:38

Definice pH Úvod do pH a stupnice pH. Vypočteme si pH pro čistou vodu, bělidlo a pomerančový džus.

Navazuje na Chemické reakce a rovnováhy.
Ve videu o autoionizaci vody jsme viděli, že pokud máme 2 neutrální molekuly vody, může jedna z nich odevzdat vodíkový ion té druhé, a tak vznikne hydroniový ion. A ta molekula, která odevzdala vodík... ...víme, že ion vodíku je jen proton... ...ta vlastně získá elektron z vodíku. Vezme si všechny elektrony z téhle kovalentní vrstvy, vytvoří volný elektronový pár, získá negativní náboj a stane se z něj ion hydroxidu. Auto-ionizaci můžeme popsat ještě jinak. Když mám jednu molekulu vody, kyslík si přitáhne oba elektrony z volného páru, obere vodík o ten jeden elektron, co měl, a ten je zanechán jenom se svým protonem. Ion vodíku je vlastně jenom proton, protože nejběžnější izotop vodíku má v jádru jenom proton, nemá neutron. Když mu vezmete elektron, zbude Vám jenom ten proton. A celé vám to vykládám, abych vám ukázal, že to není úplně typický proces, většina molekul vody se tak nebude chovat, ale tohle se stane, když máte dostatečné množství molekul vody. A dokonce i víme, do jaké míry se tak stane, a jak často, podle toho, jaká je koncentrace. Když si vezmeme koncentraci, bavíme se tady o čisté vodě, máme tu jistou koncentraci a můžeme to brát dvěma způsoby. Můžeme to brát podle chemické rovnice nahoře jako míru autoprotolýzy. Potom mluvíme o koncentraci vodíkových iontů. Nebo to můžeme brát podle té spodní, jako koncentraci vodíkových iontů. A oba způsoby jsou ekvivalentní, protože tyhle vodíkové ionty se prostě navážou na molekuly vody a vytvoří hydronium. V čisté vodě při 25 stupních Celsia máme spočteno že tato koncentrace bude přibližně, ať už to berete jako koncentraci hydronia nebo koncentraci vodíkových iontů, bude přibližně 1 krát 10 na -7 molů na litr. Co to znamená? M (mol/l) je jednotka molarity (molární koncentrace) takže je to totéž jako 1 krát 10 na -7 molů na litr. Pokud vám dělá potíže uvědomit si, co jsou moly, doporučuji shlédnout video na Khanově škole o molech, ale jinak je to prostě množství. A stejně jako tucet něčeho je dvanáct, mol něčeho je zhruba 6,022 na 23 částic. Takže je to prostě hodně, hodně velké množství. Toto je tedy koncentrace vodíkových iontů v čisté vodě při 25 stupních Celsia. Ale zrovna tak se můžeme zeptat na koncentraci v jiných roztocích. Například v pomerančovém džusu. Takže, napíšeme to semhle, v pomerančovém džusu, chceme koncentraci vodíkových iontů. A opět bych to mohl popsat jako koncentraci hydroniových iontů. Liší se sklenici od sklenice, ale klidně můžete mít džus, ve kterém je koncentrace vodíkových iontů řekněme 1 krát 10 na -3,5 molů na litr. A tohle je ve skutečnosti mnohem víc než tohle, víte co, dáme tam radši celé číslo, klidně můžete najít něco o koncentraci 1 krát 10 na -4 molů na litr. Koukal jsem na internet, ve skutečnosti je to jakýsi rozsah zhruba od 3,5 do necelých 4 molů na litr vodíkových iontů pro džus. Takže tohle je klidně možné, a jak vidíte, vždycky je dobré zapřemýšlet nad čísly. Tohle je ve skutečnosti mnohem vyšší koncentrace než tady. Tady ten exponent je méně záporný, takže tohle je vyšší koncentrace, A můžeme taky přidat něco, co má nižší koncentraci. Například bělidlo. Takže bělidlo, napíšu to třeba sem, vlastně jsem si to našel na webovkách Clorox, bělidlo Clorox, má údajně koncentraci vodíkových iontů přibližně 1 krát 10 na -12 molů na litr. To je mnohem nižší koncentrace, než je třeba tady ve vodě, v čisté vodě o 25 stupních Celsia. Je to mnohem nižší koncentrace, tady ten exponent je zápornější. Je to nižší koncentrace. No, a to je všechno moc hezké, ale může to být docela neohrabané, mluvit o koncentracích a používat vědecký zápis čísel, něco krát něco na minus kdovíkolik molů na litr. Takže, aby se to zjednodušilo, lidi vymysleli takzvané pH. Vezmu si na to barvičku, kterou jsem ještě nepoužil. Píše se to jako malé p, velké H. Zjišťoval jsem, jak tento zápis vznikl, a většina lidí se shodne, že "H" odkazuje na vodík ale co se "p" týče, někdo si myslí, že znamená potenciál, a někdo si myslí, že to je prostě náhodné písmenko, historický artefakt. Ale je to definováno jako záporný logaritmus, a když nenapíšeme základ daného logaritmu, tak předpokládáme, že o základu 10. Záporný logaritmus koncentrace iontů vodíku, a nebo taky záporný logaritmus, protože ionty vodíku jsou vlastně hydroniové ionty. Je to vlastně totéž. Takže když máme tuto definici pH, spočítáme pH čisté vody o teplotě 25 stupňů Celsia, pH téhle sklenice pomerančového džusu, nebo pH bělidla. pH čisté vody bude, ...tady mi zbylo trošku místa... bude záporný logaritmus, a napíšu sem ten základ 10, její koncentrace vodíkových iontů, kterážto je jeden krát deset na minus sedmou molů. Tady chceme mít molaritu, tady taky chceme molaritu. 1 krát 10 na -7 je totéž co 10 na -7. A když se podíváte tady na ten logaritmus, než se budeme zabývat tím, že je záporný, tak říká, na kolik musíme umocnit 10, abychom dostali 10 na -7. No, je to pochopitelně -7. Pokud se v tom ztrácíte, doporučuji si zopakovat logaritmy na Khanově škole. Takže tady máme minus -7, což se rovná sedmi. Takže pH čisté vody při 25 stupních Celsia, a na teplotě záleží, protože může ovlivnit autoprotolýzu, pH při 25 stupních Celsia je 7. Co pomerančový džus? Tady pH bude záporný logaritmus, a místo vypisování 1 krát 10 na -4 můžu prostě napsat 10 na -4, a samozřejmě při základu 10. Takže, jak musím umocnit 10, abych dostal 10 na -4? Musím to umocnit na -4. Minus -4 se rovná 4. S použitím téhož principu, pH bělidla se bude rovnat zápornému logaritmu 10 na -12. Tady to "1 krát" budu prostě ignorovat. Mohl bych vypsat 1 krát 10 na -12, ale to nijak nezmění hodnotu. To se bude samozřejmě rovnat minus -12, tedy 12. A není od věci si to nakreslit jako graf. Tady, nakreslíme si graf. Zaneseme si tam pH. Tady si nakreslíme osu, a řekněme že tohle je 0, 1, 2, 3, 4, a nevleze se mi to sem až do 12, tak si musím udělat trochu menší měřítko. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, a mohl bych tady pokračovat. Tak si dopíšeme, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. A tady ty pH si teď můžu zanést na osu. Tady voda při 25 stupních Celsia bude tady, tady mám vodu. A někdy se to označuje jako neutrální pH. Když si vezmeme pomerančový džus s pH 4, ten bude přímo tady, a koukal jsem na hodnoty pro džus, ve skutečnosti se to prostě pohybuje kolem této hodnoty, záleží na džusu, nebo jestli se stihl zkazit, takže tady to bude pomerančový džus, ten bude někde zhruba tady. Napíšu sem pomerančový džus. A nakonec bělidlo. Záleží na koncentraci a tak podobně, ale tohle konkrétní bělidlo bude přímo tady, Mohl bych zanést i jiné věci, třeba vaše žaludeční šťávy jsou velmi, o kyselosti budu ještě povídat, ale žaludeční šťávy... ...vezmu si na to novou barvičku... ...budou zhruba někde tady. Žaludeční kyselina, místo žaludečních šťáv napíšeme žaludeční kyselina. A když si vezmete třeba mořskou vodu, bude to někde tady, mořská voda. A teď se zamysleme, co to znamená, nezapomeňte, tohle je logaritmická stupnice, když jdeme doprava, koncentrace klesá, to je důležité si uvědomit, a všechno proto, že v našem vzorci máme záporné znaménko v exponentu. Viděli jsme, že bělidlo má mnohem nižší koncentraci než voda. Tady je nižší koncentrace vodíkových iontů. A když jdeme víc doleva, koncentrace vodíkových iontů stoupá. Vyšší koncentrace vodíkových iontů. Obecně, když má něco hodnotu pH nižší než 7, označujeme to za kyselé. Říkáme, že to je kyselé. Takže typicky, když přidáte něco kyselého do neutrální vody, pH se bude snižovat, bude to kyselejší. Když půjdete tady doprava, máte pH vyšší než 7, někdy tomu lidi říkají zásadité a někdy taky alkalické. Stává se to alkaličtějším, koncentrace vodíkových iontů se snižuje, a snižuje, čím víc jdeme doprava. A rád bych, abyste si uvědomili, že jde o logaritmy. Protože kdybych vám dal mořskou vodu o pH 8, můžete říct, fajn, pH 8 je skoro totéž jako pH 7, ale tohle je logaritmická stupnice, a když jdeme doprava, koncentrace vodíkových iontů se snižuje desetkrát. Kdybychom se posunuli o tři stupně doprava, jedna, dvě, tři desetiny, máme tisíckrát nižší koncentraci vodíkových iontů. Je celkem zajímavé se zamyslet, o kolik nižší je koncentrace vodíkových iontů řekněme v bělidle než ve vodě, a o kolik nižší je než v žaludeční kyselině nebo pomerančovém džusu.
video