Υδατικά Διαλύματα Αλατιού Ισχυρού Οξέος και Ασθενούς Βάσης

Τα άλατα μπορούν συχνά να αντιδράσουν με το νερό για να παράγουν H3O+ ή OH–  όταν τοποθετούνται στο νερό. Αυτό ονομάζεται αντίδραση υδρόλυσης. Παράγει διαφορετικά επίπεδα pH με βάση το πόσο ισχυρό ιόν δρα ως βάση ή οξύ. Όταν συμβαίνει η αντίδραση νερού και αλάτων, υπάρχουν πολλές πιθανότητες λόγω των ποικίλων δομών των αλάτων. Αυτό το αλάτι μπορεί να παρασκευαστεί είτε από ισχυρό οξύ και αδύναμη βάση είτε από ισχυρή βάση και ασθενές οξύ. Τα αντιδρώντα αποτελούνται από ένα μείγμα νερού και άλατος και το προϊόν αποτελείται από μια βάση (από το οξύ της πλευράς της αντίδρασης) ή ένα δεσμευτικό οξύ (από τη βάση της πλευράς της αντίδρασης).

Αυτές οι σημειώσεις για το pH υδατικό θα καλύψουν την έννοια του pH υδατικό, παραδείγματα συνδυασμού ισχυρού οξέος και ασθενούς βάσης και υδατικών διαλυμάτων αλάτων.

Έννοια του ph υδατικού

Το pH ενός υδατικού διαλύματος μετρά την οξύτητα ή την αλκαλικότητά του με βάση τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου σε αυτό. Η κλίμακα pH τυπικά κυμαίνεται από 0 έως 14 στο νερό. Τα υδατικά διαλύματα με pH μικρότερο από 7 ταξινομούνται ως όξινα, ενώ τα διαλύματα με pH μεγαλύτερο από 7 θεωρούνται βασικά. Τα όξινα διαλύματα έχουν υψηλές συγκεντρώσεις υδρονίου και χαμηλές σε συγκεντρώσεις υδροξειδίου. Από την άλλη πλευρά, τα βασικά διαλύματα είναι υψηλές σε συγκεντρώσεις υδροξειδίου και χαμηλές σε συγκεντρώσεις υδρονίου. Τα ισχυρά οξέα μπορεί επίσης να έχουν αρνητικό pH, ενώ οι ισχυρές βάσεις θα μπορούσαν να έχουν pH υψηλότερο από 14.

Μόνο σε ένα «υδατικό διάλυμα» ή νερό μπορεί να έχει κάποιο νόημα το pH. Πολλές ουσίες, ειδικά τα υγρά, δεν έχουν καν τιμές pH. Αν δεν υπάρχει νερό, δεν θα υπάρχει pH. Για παράδειγμα, δεν υπάρχει τιμή pH για τη βενζίνη, το φυτικό έλαιο ή την καθαρή αλκοόλη. Ο όρος «pH» προέρχεται από τη γερμανική λέξη «potenz», που σημαίνει «δύναμη», σε συνδυασμό με το H, το χημικό σύμβολο του υδρογόνου. Έτσι το pH σημαίνει «δύναμη υδρογόνου». Η εξίσωση του pH καθιερώθηκε το 1909 από τον Δανό επιστήμονα Soren Peter Lauritz Sorensen. Η «Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας IUPAC χρησιμοποιεί μια κλίμακα pH που εξαρτάται από τις «ηλεκτροχημικές μετρήσεις ενός τυπικού ρυθμιστικού διαλύματος».

Σύμφωνα με αυτήν την εξίσωση pH, η τιμή του pH και των ιόντων υδρογόνου σε ένα όξινο ή βασικό διάλυμα μπορεί να συσχετιστεί ως εξής: 

pH =-log 10 [H +

Το pH ενός υδατικού διαλύματος καθορίζει αν θα είναι όξινο ή βασικό. Η αναλογία συγκέντρωσης ιόντων υδρονίου μέσα σε ένα υδατικό διάλυμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό και την εκτίμηση του pH του διαλύματος.

Παραδείγματα ισχυρού οξέος και ασθενούς βάσης

Μια πλήρης αντίδραση ιονισμού στο νερό ορίζει ένα ισχυρό οξύ. Για παράδειγμα, όταν το HCl διαλύεται στο νερό, οι ιοντικοί δεσμοί σπάνε και παράγονται ιόντα υδρογόνου και χλωρίου. Το διάλυμα δεν περιέχει μόρια HCl αλλά ιόντα. είναι ένα ισχυρό οξύ. Από την άλλη πλευρά, όταν μια αδύναμη βάση αναμιγνύεται σε νερό, το διάλυμα περιέχει ιόντα υδροξυλίου, ένα μεταλλικό κατιόν και μονωμένα μόρια της σχετικής βάσης.

Το αποτέλεσμα της εξουδετέρωσης μιας ασθενούς βάσης με ένα ισχυρό οξύ είναι ένα άλας που περιέχει το συζυγές οξύ της ασθενούς βάσης. Αυτό το συζυγές οξύ έχει χαμηλό pH Χλωριούχο αμμώνιο, NH4Cl, ένα άλας που δημιουργείται από την αντίδραση της ασθενούς βάσης αμμωνίας με ισχυρό οξύ HCl.

Σε αυτό το διάλυμα άλατος υπάρχουν ιόντα αμμωνίου και ιόντα χλωρίου. Το ιόν χλωρίου έχει μικρή επίδραση στο pH του διαλύματος επειδή το HCl είναι τόσο ισχυρό οξύ. Το χλωρίδιο είναι μια εύθραυστη βάση που δεν δέχεται ουσιαστικά πρωτόνιο. Επιπλέον, το συζυγές «οξύ αμμωνίας» και «ιόν αμμωνίου» αντιδρούν με το νερό και αυξάνουν τη συγκέντρωση «ιόντων υδρονίου».

Υδατικά διαλύματα αλάτων

Το επίπεδο pH πρέπει να διατηρείται σταθερό στο 7. Επειδή αυτό το κατιόν δεν έχει καμία επίδραση στο Η+ και το ανιόν δεν απορροφά το Η+ μέσω του νερού, τα «αλογονίδια και τα αλκαλικά μέταλλα» διαλύονται και επηρεάζουν το Η+. Ως αποτέλεσμα αυτού, το NaCl γίνεται ουδέτερο άλας. Άλατα που περιέχουν αλογονίδια και αλκαλικό μέταλλο αποικοδομούνται σε ιόντα παρατηρητές.

Τα άλατα σχηματίζονται από μια αδύναμη βάση και μια υδρόλυση ασθενούς οξέος με τον ίδιο τρόπο όπως άλλα, και είναι πιο περίπλοκα και πρέπει να αντιπροσωπεύουν τα Ka και Kb (σταθερά διάστασης οξέος και βάσης, αντίστοιχα). Όταν το οξύ είναι πιο ισχυρό, καθορίζει εάν τα διαλύματα είναι όξινα ή βασικά. Το κατιόν θα ενεργήσει ως οξύ, ενώ το ανιόν θα ενεργήσει ως βάση, δημιουργώντας ένα ιόν υδρονίου ή ένα ιόν υδροξειδίου, ανάλογα με το ποιο ιόν αντιδρά με το νερό πιο γρήγορα.

Συμπέρασμα

Η συγκέντρωση ιόντων υδρονίου δίνει στα υδατικά διαλύματα τα οξέα τις μοναδικές τους ιδιότητες. Η αντίδραση των ιόντων υδρονίου και υδροξειδίου για τη δημιουργία νερού προκαλεί την εξουδετέρωση. Συμβαίνει όταν αναμιγνύονται υδατικά διαλύματα οξέων και βάσεων. Ορισμένα άλατα που παράγονται κατά τη διάρκεια των διεργασιών εξουδετέρωσης μπορεί να προκαλέσουν τα προκύπτοντα διαλύματα να είναι όξινα ή πρωτογενή. Το pH των διαλυμάτων που περιέχουν ενυδατωμένα μεταλλικά ιόντα ή άλατα υπαγορεύεται από τον βαθμό υδρόλυσης των ιόντων που υπάρχουν στο διάλυμα.