If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

pH, pOH, և pH սանդղակը

pH-ի, pOH-ի և pH սանդղակի սահմանումները։ Ուժեղ թթվի կամ հիմքի լուծույթի pH-ի հաշվումը։ Թթվի ուժի և լուծույթի pH-ի կապը։ 

Հիմնական դրույթներ

  • Մենք կարող ենք [H+]-ի արժեքից ստանալ pH-ը՝ օգտագործելով հետևյալ հավասարումները.
pH=log[H+][H+]=10pH
  • Մենք կարող ենք [OH]-ի արժեքից ստանալ pOH-ը՝ օգտագործելով հետևյալ հավասարումները.
pOH=log[OH][OH]=10pOH
  • Ցանկացած ջրային լուծույթի դեպքում 25C-ում.
pH+pOH=14
  • [H+]-ի կոնցենտրացիայի 10 անգամ մեծացումը բերում է pHփոքրացմանը 1 միավորով և հակառակը:
  • Ե՛վ թթվի ուժը, և՛ կոնցենտրացիան որոշիչ են [H+]-ի և pH-ի համար:

Ներածություն

Ջրային լուծույթում թթուն այն միացությունն է, որը մեծացնում է H+(ջր)-ի կոնցենտրացիան, իսկ հիմքը մեծացնում է OH(ջր)-ի կոնցենտրացիան: Այս իոնների կոնցենտրացիաները լուծույթում սովորաբար շատ փոքր են, բայց նաև կարող են տատանվել լայն միջակայքում:
Մանուշակագույն-կապույտ հորտենզիաներ՝ վարդագույն-մանուշակագույն հորտենզիաների կողքին:
Հորտենզիա ծաղիկի գույնը կարող է փոփոխվել կախված հողի pH-ից: Ծաղիկների կապույտ գույնը սովորաբար առաջանում է, երբ հողի pH-ի 6-ից ցածր է լինում, իսկ մանուշակագույնը՝ pH-ի 6-ից բարձր արժեքների դեպքում: Լուսանկար WIkimedia Commons-ից, CC BY 2.0
Օրինակ, մաքուր ջրի նմուշը 25C-ում պարունակում է 1,0107 Մ H+-ի և OH-ի իոններ: Համեմատության համար ստամոքսահյութում H+-ի կոնցենտրացիան կարող է լինել, մինչև, մոտավոր 1,0×101Մ: Դա նշանակում է, որ [H+]-ը ստամոքսահյութում մոտավորապես 6 կարգով ավելի մեծ է մաքուր ջրի համեմատ:
Որպեսզի զերծ մնանք այսպիսի անհասկանալի թվերի հետ գործ ունենալուց, գիտնականները դրանք արտահայտել են pH -ի կամ pOH-ի արժեքներով: Արի սահմանենք pH և pOH հասկացությունները:

pH-ի և pOH-ի սահմանումները

[H+] -ի և pH-ի միջև կապը

Ջրային լուծույթի pH-ը կարելի է հաշվարկել [H+]-ի միջոցով՝ օգտագործելով հետևյալ հավասարումը.
pH=log[H+](Հավ. 1բ)
Փոքրատառով նշված p-ն նշանակում է «log10»: Դու հաճախ կհանդիպես դեպքերի, երբ 10-ը հիմքում չի գրվում:
Օրինակ՝ եթե մենք ունենք լուծույթ, որում [H+]=1105 Մ, ապա մենք pH-ը կարող ենք հաշվել՝ օգտագործելով Հավ. 1ա-ն:
pH=log(1105)=5,0
Լուծույթի pH-ից կարող ենք գտնել [H+]-ը:
[H+]=10pH(Հավ. 1բ)

[OH]-ի և pOH-ի միջև կապը

Ջրային լուծույթի [OH]-ի արժեքից pOH-ը գտնելու համար կարող ենք օգտագործել ստորև բերված հավասարումը:
pOH=log[OH] (Հավ. 2ա)
Օրինակ՝ եթե ունենք լուծույթ, որի [OH]=11012 Մ, ապա կարող ենք հաշվել pOH-ը՝ օգտագործելով Հավ. 2ա-ն:
pOH=log(11012)=12,0
Լուծույթի pOH-ի արժեքից կարող ենք գտնել նաև [OH]-ը.
10pOH=[OH](Հավ. 2բ)

pH-ի և pOH-ի միջև կապը

Ըստ ջրում H+-ի և OH-ի հավասարակշռային կոնցենտրացիաների՝ ստորև բերված առնչությունը ճիշտ է ցանկացած ջրային լուծույթի դեպքում 25C-ում.
pH+pOH=14  (Հավ. 3)
Այս առնչությունը կարող է օգտագործվել pH-ից pOH-ը ստանալու համար, և հակառակը: Հավ. 1ա/բ-ի և Հավ. 2ա/բ-ի միջոցով մենք միշտ կարող ենք ցույց տալ pOH-ի և/կամ pH-ի կապը [OH]-ի և [H+]-ի հետ: Այս հավասարման ստացումը տեսնելու համար կարդացեք ջրի ինքնադիսոցման վերաբերյալ հոդվածը:

Օրինակ 1: ՈՒժեղ հիմքի լուծույթի pH-ի հաշվարկը

Ինչի՞ է հավասար 25C-ում 1,0 մմոլ NaOH պարունակող 1,0 լ ջրային լուծույթի pH-ը:
NaOH-ի լուծույթի pH-ը կարող ենք գտնել՝ օգտագործելով [OH]-ի, pH-ի և pOH-ի միջև կապը: Եկեք քայլ առ քայլ կատարենք հաշվարկը:

Քայլ 1. Հաշվել NaOH-ի մոլային կոնցենտրացիան

Մոլային կոնցենտրացիան հավասար է մեկ լիտր լուծույթում լուծված նյութի մոլերի թվին:
Մոլային կոնցենտրացիա=լուծված նյութի քանակ (մոլ)լուծույթի ծավալ (լ)
NaOH-ի մոլային կոնցենտրացիան հաշվելու համար մենք կարող ենք օգտագործել NaOH-ի մոլերի թիվն և լուծույթի ծավալը, որոնք արդեն հայտնի են:
[NaOH]=1,0 մմոլ NaOH1,0 լ=1,0×103 մոլ NaOH1,0 լ=1,0×103 Մ NaOH
NaOH-ի կոնցենտրացիան լուծույթում 1,0×103 Մ է:

Քայլ 2: Հաշվել [OH]-ը հիմնվելով NaOH-ի դիսոցման վրա

Քանի որ NaOH-ը ուժեղ հիմք է, ջրային լուծույթում այն ամբողջությամբ դիսոցվում է իր բաղադրիչ իոնների.
NaOH(ջր.)Na+(ջր.)+OH(ջր.)
Այս հավասարեցված հավասարումը մեզ հուշում է, որ ջրային լուծույթում մեկ մոլ NaOH-ից ստացվում է մեկ մոլ OH: Այդ պատճառով [NaOH]-ի և [OH]-ի հարաբերակցությունը հետևյալն է.
[NaOH]=[OH]=1,0×103 Մ

Քայլ 3: [OH]-ի միջոցով, Հավ. 2ա-ի օգտագոծմամբ հաշվել pOH

Այժմ, երբ գիտենք OH -ի կոնցենտրացիան, կարող ենք Հավ. 2ա-ի օգնությամբ հաշվել pOH-ը:
pOH=log[OH]=log(1,0×103)=3,00
Լուծույթի pOH3,00 է:

Քայլ 4: Հավ. 3-ի օգտագործմամբ հաշվել pH-ը, pOH-ից

Մենք կարող ենք հաշվել pHpOH-ից՝ օգտագործելով Հավ. 3-ը:
pH=14pOH
pH-ը գտնելու համար կարող ենք տեղադրել pOH-ի արժեքը, որը որոշել էինք Քայլ 3-ում:
pH=143,00=11,00
Այսպիսով՝ NaOH-ի տրված կոնցենտրացիայով լուծույթի pH11,00 է:

pH-ի սանդղակ: Թթվային, հիմնային և չեզոք լուծույթներ

[H+]-ից pH-ին անցում կատարելը հարմար եղանակ է լուծույթի հարաբերական թթվայնությունը կամ հիմնայնությունն որոշելու համար: pH-ի սանդղակը մեզ թույլ է տալիս հեշտությամբ դասակարգել տարբեր նյութերն ըստ իրենց pH-ի արժեքի:
pH-ի սանդղակը բացասական լոգարիթմական սանդղակ է: Լոգարիթմական մասը նշանակում է, որ pH-ը փոխվում է 1 միավորով, երբ H+-ի կոնցենտրացիան փոփոխվում է 10 անգամ: Բացասական նշանը log-ից առաջ ցույց է տալիս, որ pH-ն ու [H+]հակադարձ համեմատական են. երբ pH-ը մեծանում է, [H+]-ը փոքրանում է և հակառակը:
Հետևյալ նկարում պատկերված է pH-ի սանդղակը և նշագրված են որոշ կենցաղային նյութերի pH-ի արժեքները: Այդ pH-ի արժեքները որոշված են 25C-ում: Նշենք նաև, որ pH-ը կարող է ունենալ նաև բացասական արժեք:
pH-ի սանդղակը -1-ից 14:
pH-ի սանդղակ: Թթվային լուծույթներն ունեն pH-ի՝ 7-ից ցածր արժեքներ, իսկ հիմնային լուծույթներն ունեն pH-ի՝ 7-ից մեծ արժեքներ: Նկար UCDavis ChemWiki-ից, CC BY-NC-SA 3.0 US.
Որոշ կարևոր եզրույթներ 25C-ում ջրային լուծույթների համար.
  • Չեզոք լուծույթների pH=7:
  • Թթվային լուծույթների pH<7:
  • Հիմնային լուծույթների pH>7:
Ինչքան փոքր է pH-ի արժեքն, այնքան ավելի թթվային է լուծույթը և ավելի մեծ է H+-ի կոնցենտրացիան: Ինչքան բարձր է pH-ի արժեքը, այնքան հիմնային է լուծույթը և փոքր է H+-ի կոնցենտրացիան: Լուծույթի թթվայնությունն ու հիմնայնությունը կարող ենք նկարագրել նաև pOH-ի տեսանկյունից, սակայն ավելի ընդունված է օգտագործել pH-ը: Բարեբախտաբար, մենք կարող ենք հեշտությամբ անցում կատարել pH-ի և pOH-ի արժեքների միջև:
Յուրացված գիտելիքի ստուգում: Ըստ վերևում տրված pH-ի սանդղակի՝ ո՞ր լուծույթն է ավելի թթվային՝ նարնջի հյութը, թե՞ քացախը:

Օրինակ 2: Ուժեղ թթվի նոսրացված լուծույթի pH-ի որոշումը:

Ունենք ազոտական թթվի 100 մլ ջրային լուծույթ, որի pH4,0 է: Լուծույթը նոսրացրել ենք՝ ավելացնելով այնքան ջուր, որ ընդհանուր ծավալը դառնա 1,0 լ:
Ինչի՞ է հավասար նոսրացրած լուծույթի pH-ը:
Գոյություն ունի այս խնդրի լուծման մի քանի տարբերակ:

Եղանակ 1. Լոգարիթմական սանդղակի օգտագործում

Հիշեցնենք, որ pH-ի սանդղակը բացասական լոգարիթմական սանդղակ է: Հետևաբար, եթե H+-ի կոնցենտրացիան նվազում է 10 անգամ, ապա pHկմեծանա 1 միավորով:
Քանի որ սկզբնական ծավալը 100 մլ է, որը նոսրացումից հետո առաջացած լուծույթի ընդհանուր ծավալի մեկ տասներորդ մասն է կազմում, ապա լուծույթում H+-ի կոնցենտրացիան նվազել է 10 անգամ: Հետևաբար, լուծույթի pH-ը կմեծանա 1 միավորով.
pH=սկզբնական pH+1,0=4,0+1,0=5,0
Հետևաբար, նոսրացրած լուծույթի pH5,0 է:

Եղանակ 2. pH-ը հաշվելու համար H+-ի մոլերի թվի օգտագործումը

Քայլ 1: H+-ի մոլերի թվի հաշվարկ

Մենք կարող ենք օգտագործել սկզբնական լուծույթի pH-ը և ծավալը և հաշվել լուծույթում H+-ի նյութաքանակը:
մոլերի թիվ H+=[H+]սկզբնականծավալ=10pHՄծավալ=104.0Մ0,100 լ=1,0105մոլ H+

Քայլ 2: Հաշվել H+-ի մոլային կոնցենտրացիան նոսրացումից հետո

Նոսրացրած լուծույթի մոլայնությունը կարող ենք հաշվել սկզբնական լուծույթում H+-ի նյութաքանալօ և նոսրացումից հետո ստացված ընդհանուր ծավալի միջոցով:
[H+]վերջնական=մոլ H+լուծույթի ծավալ լ=1,0105մոլ H+1,0լ=1,0105Մ

Փուլ 3: Հաշվել pH[H+]-ից

Վերջապես մենք կարող ենք օգտագործել Հավ. 1աpH-ը հաշվելու համար:
pH=log[H+]=log(1,0105)=5,0
Եղանակ 2-ով ստացանք, նույն պատասխանը, ինչ Եղանակ 1-ով, հոյակապ է:
Ընդհանուր առմամբ Եղանակ 2-ը ներառում է մի քանի ավել քայլ, բայց այն միշտ կարող է օգտագործվել pH-ի փոփոխությունները գտնելու համար: Եղանակ 1-ը հեշտ, արագ տարբերակ է, երբ կոնցենտրացիաներում փոփոխությունները տեղի են ունենում 10-ապատիկներով: Եղանակ 1-ը կարող է նաև օգտագործվել որպես արագ մեթոդ pH-ի փոփոխությունները կանխատեսելու համար:

pH-ի և թթվի ուժի միջև կապը

pH-ի հավասարումից մենք գիտենք, որ pH-ը կապված է [H+]-ի հետ: Այնուամենայնիվ, կարևոր է հիշել, որ pH-ը միշտ չէ, որ ուղղակիորեն կապված է թթվի ուժի հետ:
Թթվի ուժը կախված է լուծույթում վերջինիս դիսոցման աստիճանից. ինչքան թթուն ուժեղ է, այնքան մեծ է [H+]-ը: Օրինակ՝ ուժեղ թթու հանդիսացող HCl1,0Մ լուծույթը կունենա H+-ի ավելի մեծ կոնցենտրացիա, քան թույլ թթու HF1,0Մ լուծույթը: Այսպիսով՝ միահիմն (միապրոտոնային) երկու թթուների միևնույն կոնցենտրացիայով լուծույթների pH-ը կախված կլինի թթվի ուժից:
Ընդհանուր առմամբ և՛ թթվի ուժը, և՛ կոնցենտրացիան որոշվում է [H+]-ի միջոցով: Այդ պատճառով միշտ կարող ենք ենթադրել, որ ուժեղ թթվի լուծույթի pH-ը կլինի ավելի փոքր, քան թույլ թթվի լուծույթինը: Նշանակություն ունի նաև թթվի կոնցենտրացիան:

Ամփոփում

Ձեռքում բռնած pH-ի թուղթ՝ 4 գծերով (ձախից աջ). նարնջագույն, կանաչ-շականագագույն, դեղին և կարմրանարնջագուն: Թուղթը համեմատվում է տեղեկատու սանդղակի pH-ի արժեքների և գույների հետ: Թաց թուղթը համապատասխանում է pH 7 արժեքի հետ:
Ինդիկատորային (հայտանյութային) թուղթը կարող է օգտագործվել տարբեր նյութերի ջրային լուծույթների pH-ը չափելու համար: Ինդիկատորային թղթի գույնը համընկնում է pH-ի 7 արժեքի հետ: Լուսանկարը Wikimedia Commons-ից, CC BY-SA 2.5
  • Մենք կարող ենք [H+]-ի արժեքից ստանալ pH-ը՝ օգտագործելով հետևյալ հավասարումները.
pH=log[H+][H+]=10pH
  • Մենք կարող ենք [OH]-ի արժեքից ստանալ pOH-ը՝ օգտագործելով հետևյալ հավասարումները.
pOH=log[OH][OH]=10pOH
  • [H+]-ի կոնցենտրացիայի 10 անգամ մեծացումը բերում է pHփոքրացմանը 1 միավորով և հակառակը:
  • Ցանկացած ջրային լուծույթի դեպքում 25C-ում.
pH+pOH=14
  • Ե՛վ թթվի ուժը, և՛ կոնցենտրացիան որոշիչ են [H+]-ի և pH-ի համար:

Խնդիր 1: Ուժեղ հիմքի լուծույթի pH-ի հաշվումը 25C-ում:

Պատրաստում ենք 0,025 Մ կոնցենտրացիայով 200 մլ Ca(OH)2-ի լուծույթ: Ապա լուծույթը նոսրացնում ենք ջրի հետագա ավելացմամբ՝ լուծույթի ծավալը հասցնելով 1,00 լ-ի:
Որքա՞ն է լուծույթի pH-ը նոսրացնելուց հետո?
Ընտրիր ճիշտ պատասխանը։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: