Kurssi 5 luku 5

5.2 Vahvan hapon tai emäksen vesiluoksen pH

Vahvan hapon vesiluoksen pH:n laskeminen

Esim. Laske suolahappolioksen pH kun liuoksen kosnetraatio on 0,5 mol/l

Suolahapon protolyysireaktio

$HCl\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)\rightarrow Cl^-\left(aq\right)=H_3O^+\left(aq\right)$

Koska kyseessä on vahva happo, protolysoitumienn tapahtuu täydellisesti, jolloin

$\left[H_3O^+\right]=\left[HCl\right]=0{,}5\ \frac{mol}{l}$

$pH=-\log\left[H_3O^+\right]=-\log0{,}5=0{,}301...\approx0{,}30$

Vahvan emäksen vesiliuoksen pH:n laskeminen

Esim. Laske syntyvän liuoksen pH, kun 0,0185 grammaa kalsiumhydroksidia luotetaan veteen siten, että liuoksen lopputilavuudeksi tulee 0,50l

Kalsiumhydroksidin liukenemisyhtälö

$Ca\left(OH\right)_2\left(s\right)\rightarrow Ca^{2+}\left(aq\right)+2OH^-\left(aq\right)$

$m\left(Ca\left(OH\right)_2\right)=0{,}0185g{,}\ M\left(Ca\left(OH\right)_2\right)=74{,}096\ \frac{g}{mol}$

$n=\frac{m}{M}:$

$n\left(Ca\left(OH\right)_2\right)=\frac{0{,}0185g}{74{,}096\ \frac{g}{mol}}=2{,}496...\cdot10^{-4}mol$
$c=\frac{n}{V}:$

$c\left(Ca\left(OH\right)_2\right)=\frac{2{,}496...\cdot10^{-4}mol}{0{,}50l}=4{,}99...\cdot10^{-4}\ \frac{mol}{l}$

Liukenemisyhtälön kertoimien perusteella:

$\left[OH_+\right]=2\cdot c\left(Ca\left(OH\right)_2\right)=2\cdot4{,}99...\cdot10^{-4}\ \frac{mol}{l}$

$=9{,}987..\cdot10^{-4}\ \frac{mol}{l}$

$pOH=-\log\left[OH^-\right]=-\log9{,}987...\cdot10^{-4}=3{,}0005...$

$pH=14{,}00-3{,}00=11{,}00$

5-1

b) Endoterminen, koska kuvaaja on kasvava

$\approx1{,}464\cdot10^{-14}\ \left(\frac{mol}{dm^3}\right)^2$

$K_w=\left[H_3O^+\right]\left[OH^-\right]$

$K_w=x\cdot x$
$K_w=x^2$
$5{,}476\cdot10^{-14}=x^2$
$x=\sqrt[]{5{,}476\cdot10^{-14}}$
$x=2{,}34008\cdot10^{-7}$

$pH=-\lg2{,}34008\cdot10^{-7}=6{,}6307...\approx6{,}6$

Autoprotolyysireaktio tuottaa saman määrän oksonium ja hydroksidi-ioneita.

5-2

$\left[OH^-\right]=\frac{K_w}{\left[H_3O^+\right]}=\frac{1{,}008\cdot10^{-14}\frac{mol}{dm^3}}{1{,}0\cdot10^{-7}\ \frac{mol}{dm^3}}=1{,}008\cdot10^{-7}\ \frac{mol}{dm^3}$

Neutraali

$\left[OH^-\right]=\frac{K_w}{\left[H_3O^+\right]}=\frac{1{,}008\cdot10^{-14}\frac{mol}{dm^3}}{1{,}9\cdot10^{-11}\ \frac{mol}{dm^3}}=5{,}3052...\cdot10^{-4}\approx5{,}305\cdot10^{-4}\ \frac{mol}{dm^3}$

Emäksinen

$\left[OH^-\right]=\frac{K_w}{\left[H_3O^+\right]}=\frac{1{,}008\cdot10^{-14}\frac{mol}{dm^3}}{6{,}7\cdot10^{-4}\ \frac{mol}{dm^3}}=1{,}50447...\cdot10^{-11}\approx1{,}504\cdot10^{-11}\ \frac{mol}{dm^3}$

Hapan

$\left[OH^-\right]=\frac{K_w}{\left[H_3O^+\right]}=\frac{1{,}008\cdot10^{-14}\frac{mol}{dm^3}}{2{,}3\ \frac{mol}{dm^3}}=4{,}3826...\cdot10^{-15}\approx4{,}383\cdot10^{-15}\ \frac{mol}{dm^3}$

Hapan

5-3

5-4