Inledning
Du kanske känner till pH-skalan?
- Sur lösning: pH < 7
- Neutral lösning: pH = 7
- Basisk lösning: pH > 7
Varför har man valt en sådan konstig skala?
- Borde det inte varit enklare med exempelvis pH < 0 för sura lösningar, pH = 0 för neutrala och pH > 0 för basiska lösningar?
- Som vi ska se, är det inte människan som valt skalan...
Vattnets autoprotolys
Demo
Visa att det finns joner även i destillerat vatten.
Glimlampan börjar lysa vid hög spänning.
Vad är det som händer?
Vattnet kan reagera med sig själv!
H2O + H2O → H3O+ + OH–
- Visserligen går reaktionen också åt andra hållet, men det räcker så här så länge!
Vi vet redan att sura lösningar innehåller hög koncentration H3O+ och att basiska lösningar innehåller hög koncentration OH–.
Hur är då oxoniumjonkoncentrationen jämfört med hydroxidjonkoncentrationen i neutrala lösningar?
- Samma!
- [H3O+] = [OH–] = 10-7 mol/dm3 = 0,0000001 mol/dm3 vid 25ºC.
Som du såg ovan, i neutrala lösningar är pH = 7. Kan du se sambandet mellan pH = 7 och [H+] = 10-7 mol/dm3?
Anekdot: pH-skalan uppfanns år 1909 av Søren Sørensen på Carlsbergsbryggerierna...
pH-skalan
pH anger hur surt något är (surhetsgraden) = oxoniumjonkoncentrationen.
Exempel 1
Låt oss säga att en lösning har:
\[\left[\text{H}_3\text{O}^+\right] = 0,0001 \text{M} = \frac {1}{10000} \text{M} = \frac {1}{10^4} \text{M} = 10^{-4} \text{M} \hspace{100cm}\]
pH = 4
Exempel 2
Låt oss säga att en lösning har:
\[\left[\text{H}_3\text{O}^+\right] = 0,01 \text{M} = \frac {1}{100} \text{M} = \frac {1}{10^2} \text{M} = 10^{-2} \text{M} \hspace{100cm}\]
pH = 2
Vad säger detta oss om pH-skalan?
Ju lägre pH, desto högre oxoniumjonkoncentration!
Vi ser att:
- [H3O+] = 10–pH mol/dm3
- pH = –lg[H3O+]
pH och pOH hänger samman
- pOH = –lg[OH–]
- pH + pOH = 14,00 (vid 25 °C)
pH i neutrala lösningar
- [H3O+] = [OH–]
- Vid 25 °C: [H3O+] = [OH–] = 10–7 M
pH = 7
pH i basiska lösningar
Låt oss säga att en lösning har [H3O+] = 0,00000001 M = 10–8 M
pH = 8
- I en basisk lösning dominerar istället OH–-jonerna.
Några räkneexempel
Vad blir pH i en lösning där
- [H+] = 1·10-3?
Svar: 3,0
- [H+] = 5·10-3?
Lösning: pH = –lg[H+] = -lg(5·10-3) = 2,3
- [H+] = 3,5·10-9?
Lösning: pH = –lg[H+] = -lg(3,5·10-9) = 8,46
Beräkna [H+] i en lösning där
- pH = 4,50
Lösning: [H+] = 10–pH mol/dm3 = 10-4,50 mol/dm3 = 3,2·10-5 mol/dm3
- pH = 7,7
Lösning: [H+] = 10–pH mol/dm3 = 10-7,7 mol/dm3 = 2·10-8 mol/dm3