Kyseliny a zásady
Přihlásit se
Kyseliny a zásady (5/13) · 14:49

pH a pOH silných kyselin a zásad Jak spolu souvisí pKw, pH a pOH? Výpočet pH, pOH silných kyselin a zásad.

Navazuje na Chemickou vazbu.
Víme, že když necháme vodu jen tak ležet, čili máme tu nějakou vodu, tak nastane rovnováha, ve které dochází k autoprotolýze. Čili malá část odštěpí vodíkový ion. A my víme, že ten ve skutečnosti bude ve formě oxonia. Že vodíky se samy naváží na další molekuly vody. A to by bylo H₃O plus, ale pro jednoduchost budeme psát jen vodíkový ion. Což je vlastně jen tak plující proton. Plus hydroxidový ion. Také víme, že v rovnovážném stavu při 25 stupních Celsia... ...a pamatujte, že rovnovážná konstanta a rovnovážné reakce jsou závislé jen na teplotě, na ničem jiném... Pro danou molekulu, samozřejmě. Takže, při 25 stupních Celsia. A také víme, to jsme si říkali v předminulém videu, že rovnovážná konstanta je koncentrace produktů dělená koncentrací reaktantů. Ale reaktant je v této reakci jen voda. Je to současně rozpouštědlo. A když je reaktant prostě všude, tak, jak lze asi odhadnout, pravděpodobnost jejího nalezení je 1. Ta voda tam prostě pořád je, takže ji nezahrnujeme. Čili to můžeme třeba vydělit, tohle prostě je rovné rovnovážné konstantě vody (neboli iontovému součinu vody). Už víme, že to je 10 na –14, protože voda sama o sobě má koncentraci vodíkových iontů 10 na –7 a koncentrace hydroxidových iontů je také 10 na –7. A když to všechno logaritmujete, čili když uděláte pKw... Co to vlastně je? Když před něco napíšete p, znamená to, že z toho uděláte záporný logaritmus. Takže logaritmus 10 na –14 je –14. Takže záporný logaritmus je prostě 14. pKw je 14 a to je rovno... ...když vezmu záporný logaritmus tady toho vpravo. To je jenom logaritmování. To je víc matematika než chemie. Takže záporný logaritmus z koncentrace H⁺ krát OH⁻. To je to samé, jen logaritmování. Je to to samé jako minus logaritmus z H⁺ a pak můžeme říci plus záporný logaritmus OH⁻. A to je co? To je prostě pH, které je rovné zápornému logaritmu. Tohle je 10 na −7, že? 10 na −7. Logaritmus toho je −7. Vepředu je minus. Čili pH je rovno 7. A co je tohle? Toto. To je naše pOH. Záporný logaritmus koncentrace hydroxidových iontů. A samozřejmě to je také 10 na −7. Logaritmus toho je −7. Vepředu je minus. pOH je rovno 7. Takže tady máte ten malý vzoreček, že pKw, tedy záporný logaritmus iontového součinu vody, pKw je rovné pH vody plus pOH vody. A to, při 25 stupních Celsia, je ta věc, která zůstane konstantní. Teď to totiž trošku rozházíme přidáním kyselin a zásad. Tahle věc bude vždycky 14 (při 25 stupních Celsia). Pamatujte si, že dokud bude teplota konstantní a nebudete měnit složení, rovnovážná konstanta zůstane konstantní. Proto jí říkáme konstanta. Takže když máme tohle ujasněno, zamysleme se nad tím, co se stane, když dám nějakou kyselinu do... řekněme, že mám kyselinu chlorovodíkovou. HCl. Zkusím využít barvy trochu lépe. Takže mám kyselinu chlorovodíkovou. Je ve vodném roztoku. Víme, že zcela disociuje, což znamená, že jí opouští vodíkový kation, který se přirozeně připojí k jiné molekule vody a vytvoří oxoniový kationt. Plus chloridový anion. Přímo tady. A řekněme, že to udělám s jednomolární, víte, že se to také píše jako 1M, kyselinou chlorovodíkovou, Takže, co vlastně dělám? Použiji jednomolární kyselinu chlorovodíkovou, což vlastně znamená 1 mol HCl na litr celého roztoku. Což je většinově voda. Je to přeci vodný roztok. Vztažený na litr vody, souhlasíte? Takže jaká bude koncentrace těchto věcí? Nebo konkrétně: Jaká bude koncentrace vodíkových kationtů? Víme, že to zcela disociuje, že? Takže tohle všechno... To není rovnovážná reakce! Pozor na to! Nakreslil jsem tu jen jednosměrnou šipku doprava. Není tu ani malinkatá šipka doleva. Toto je silná kyselina chlorovodíková. Takže, kdybyste měli molární vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, neviděli byste nic z tohoto. Viděli byste jen toto. Takže koncentrace vodíkových kationtů bude rovna 1 molu na litr. A bude tu také 1 mol na litr chloridových aniontů, ale to nás vůbec nezajímá. Pokud jsem to ještě neřekl, bude dobré si ujasnit, jaké je pH tohoto roztoku. Teď, když do neutrální vody přidáme chlorovodíkovou kyselinu. Víme, že pH je koncentrace vodíkových kationtů. Tu již tady máme napsanou. Je to 1 mol na litr roztoku. Takže pH bude rovno zápornému dekadickému logaritmu z koncentrace vodíkových iontů. Tedy –log 1. 10 na kolikátou je rovno jedné? Cokoliv na nultou je přeci rovno jedné. Platí to i pro desítku. Záporný logaritmus deseti je –0, tedy prostě 0. Takže naše pH je 0. Takže když máme jednomolární kyselinu chlorovodíkovou a nalijete jí do vodného roztoku... No, vlastně tím říkám, že jsme dali kyselinu do vody, když říkám, že je roztok 1 molární. Takže když máme koncentraci 1 mol na litr roztoku, kde rozpouštědlem je voda, budeme mít pH rovno 0. pH vody bez jakékoliv kyseliny bylo rovné 7. A tomu se říká neutrální pH. Teď víme, že když máte vodný roztok 1 molární kyseliny chlorovodíkové, budeme mít pH roztoku rovno nule. Zjevně je nízké pH znakem kyselosti. A to jsme již také říkali v předchozích videích. A řekněme si, jaké je pOH kyseliny chlorovodíkové. pOH kyseliny chlorovodíkové ve vodném roztoku. To všechno souvisí s Le Chatelierovým principem, že? Když se vrátíme k tomu, co jsme řekli… Tohle je jen čístá voda. Kdybychom do ní dali molární kyselinu chlorovodíkovou, vlastně tam prostě sypeme tunu vodíkových protonů. Navyšujeme koncentraci tohoto. A Le Chatelierův princip říká: A tohle všechno znamená, že spousta tohoto se požere a reakce poběží tímto směrem. Rovnovážná reakce poběží tímto směrem. Ale pozor! Čistá voda má koncentraci vodíkových iontů jen 10 na –7. Je tam milion… Chci říct, že je tam jedna desetimiliontina molu na litr. Teď, když tam hodíme 10 na 7... Když do té vody hodíme 10 milionkrát tolik vodíkových kationtů tak se tohle všechno prostě požere. Možná to půjde sem. A tak koncentrace tohoto spadne skutečně hluboko, protože přidáváme spoustu kyseliny, a koncentrace tohoto vzroste, protože to může požrat jenom tu trochu těchto iontů. Těch je tam ale málo. Je to jenom (10 na –7)molární roztok tohoto. Koncentrace protonů skončí jako jednomolární. Je to tak, protože se ta (10 na –7)molární koncentrace H(+) a (10 na –7)molární koncentrace OH⁻ „pokrátí“. Jaká bude koncentrace OH⁻? Už víme, že při 25 stupních je pKw je 14 a že pKw vody je rovna pH plus plus pOH roztoku. Takže pH kyseliny chlorovodíkové je 0. Máme molární kyselinu chlorovodíkovou. Pak je pOH molární kyseliny chlorovodíkové 14. Takže pOH se rovná 14. Teď zkusíme to samé se zásadou a zjistíme, jaké bude pH. Silná báze. A myslím, že pochopíte, že všechno bude opačně. Řekněme, že máme hydroxid draselný. To je silná báze. Zcela ve vodě disociuje na draselné kationty. Draselné kationty plus hydroxidové anionty. Je zcela disociovaný. Takže, když něco dám do vodného roztoku... ...radši to zapíšu. Vodný roztok pochopitelně znamená, že to je ve vodě. A když v ní budeme mít jednomolární... ...víme, že na koncentraci záleží. Nemůžete jen tak říct: „Kyselina chlorovodíková má pH 0.“ Musíte říct, že 1M roztok kyseliny chlorovodíkové má pH 0. A já to ani nenapsal. To je chyba. Jednomolární. A už nechám na vás, abyste přišli na pH a pOH dvoumolární kyseliny chlorovodíkové. Nebo 10molární kyseliny chlorovodíkové. Zkuste tedy přijít na pH těchto roztoků. Ale když budeme mít jednomolární hydroxid draselný. Mám jednomolární hydroxid, který ve vodě zcela disociuje. Takže nic z toho nám tu nezbude. Jaká je koncentrace OH⁻? Měla by být jednomolární. Když jsme měli mol na litr tohoto, budeme mít i mol na litr tohoto. Protože tohle všechno prostě zmizí ve vodě. Takže jaké bude pOH? pOH je záporný logaritmus tohoto. Logaritmus jedné je 0. Zápor nuly je 0. A pH je v tom případě... ...mohli byste říct: „Vždyť to je koncentrace vodíku, kterou neznáme.“ Víme ale, že když vezmeme trochu tohoto, vysaje trochu vodíků a jejich koncentrace klesne. Jak to ale změřit? Vzpomeňte si: 25 stupňů Celsia. Rovnovážná konstanta vody je rovna pH plus pOH. To jsme si řekli na začátku. Takže 14 se rovná pH plus 0. To je momentálně naše pOH. Takže naše pH je 14. Takže když budu mít molární hydroxid draselný, což máme v našem případě, ale platí to pro každou silnou zásadu... Zapíšu to: jednomolární silná zásada. Pamatujte, silný je jakýsi oficiální chemický termín. Znamená to úplnou disociaci. Máme pH 14 a pOH 0. Když máme jednomolární silnou kyselinu... Když někdo řekne, že mají něco s pH 0, co by na vás rád hodil, měli byste se vzdát. Protože to pravděpodobně sníží vaši naději na... no, to je teď jedno. Řekněme, že máte molární silnou kyselinu. Má pH 0 a pOH 14. Nicméně vám možná v dalším videu ukážu, to by vám mohlo udělat představu, že je to srovnávatelná veličina. To, že 0 je tak kyselé, jak to jen jde, a 14 je tak zásadité, jak to jen jde (pokud jde o pH), ale není to pravda. Můžete se klidně dostat nad nebo pod tuto škálu. To platilo pro 1molární silnou kyselinu. Kdybychom měli 2molární silnou kyselinu, nebo lépe 10ti molární. Řekněme, že máme koncentraci vodíkových iontů 10 molů na litr. Máme desetimolární silnou kyselinu a dáme jído vodného roztoku. Jaké bude pH? pH bude záporný dekadický logaritmus 10, logaritmus deseti o základu 10, to je 1. 10 na první je 10. Záporný logaritmus je –1 Takže pH –1 by bylo, kdybyste měli 10molární kyselinu třeba chlorovodíkovou nebo dusičnou nebo něco takového. Nicméně, to je pro toto video vše. Uvidíme se příště.
video