pH är en viktig parameter som mäts vid bestämning av vattenkvaliteten. Det indikerar om en vattenkälla är av god kvalitet för att användas för dricksändamål och andra behållares behov. Dessutom är upprätthållandet av lämpligt pH också avgörande för vissa kemiska reaktioner. PH i ett system är beroende av koncentrationen av vätejoner närvarande i det systemet. Koncentrationen av vätejoner i en lösning är mängden vätejoner (i molekylenheter) närvarande i en liter lösning. pH är det logaritmiska värdet av inversen av vätejonkoncentrationen. Detta är förhållandet mellan vätejoner och pH.
1. Vad är vätejoner
- Definition, Egenskaper
2. Vad är pH
- Definition, Egenskaper, Skala och Mätningar
3. Vad är förhållandet mellan vätejoner och pH
- Förklaring med exempel
Viktiga termer: Surhet, Alkalinitet, Basicitet, Vätejoner, Hydroniumjon, pH, Proton
Vätejoner är de joniska formerna av elementet Vätgas; Detta ges av symbolen H+. En jon bildas när elektroner avlägsnas eller tillsätts till en atom. När elektroner avlägsnas från en atom blir det en katjon. När elektroner läggs till en atom blir det en anjon. Vätgas har bara en elektron i sina neutrala atomer i gasfasen. Den mest stabila isotopen av väte innehåller en proton i sin kärna. Därför neutraliseras den positiva laddningen av kärnan (på grund av närvaron av proton) av den enda elektron som den har. Men när denna elektron avlägsnas från väteatomen är endast den positivt laddade protonen närvarande. Därför blir väte en vätejon. Därför är vätejon endast en proton.
I vattenhaltiga lösningar är denna vätejon eller proton i kombination med H2O (vatten) molekyler. Då kallas det a hydronjonjon. Symbolen för hydroniumjon är H3O+. Denna symbol skapas från H+-H2O kombination.
Figur 1: Hydroniumjonens kemiska struktur
Syrhet hos en förening bestäms av dess förmåga att frisätta vätejoner (eller protoner). Därför är starka syror föreningar som helt kan ionisera och släppa ut alla vätejoner de har. Svaga syror är föreningar som delvis kan dissociera i sina joner och släppa ut några av vätejonerna. Mängden vätejoner närvarande i ett system kan bestämmas genom att man tittar på pH i det systemet. Syrabastitreringar baseras huvudsakligen på vätejoner närvarande i ett system. En bas kan användas för bestämning av antalet vätejoner närvarande i en vattenhaltig lösning av en syra.
Vidare kan vätejoner också existera anjoner. Eftersom väteatomen har en opparad elektron i 1: e omloppet, kan den få en annan elektron till s-orbitalen för att slutföra omloppet och få elektronkonfigurationen av Helium (He). Då anges det som H-. Detta händer eftersom väteatomen är sammansatt av en proton och det finns ingen annan positiv laddning i atomen för att neutralisera inkommande elektron.
Vanligtvis tenderar väte att bilda den positiva jonen eftersom den har en mindre elektronegativitet jämfört med de flesta andra element. Men när det är bundet till element som metaller med mycket låg elektronegativitet än väte, tenderar det att bilda anjoner istället för katjoner.
pH är det logaritmiska värdet av den inversa vätejonkoncentrationen (närmare bestämt aktiviteten av vätejoner). pH är faktiskt en skala som används för att bestämma syra eller basalitet (Alkalinitet) hos ett system. Logaritmiskt värde är att vätejonkoncentrationen i en lösning har en mycket liten mängd. Exempelvis är vätejonkoncentrationen av rent vatten vid 25oC är ca 10-7 mol / L. Därför betraktas koncentrationen av vätejoner i stället för aktiviteten och det logaritmiska värdet används för att göra det lätt att identifiera och jämföra dessa koncentrationer. Vid beräkning av pH bör enheterna för vätejonkoncentration tas i mol / L.
PH-skalan varierar från 1 till 14. pH 7 betraktas som ett neutralt pH i ett system. Syror har pH-värden mindre än 7 och baser har ett pH-värde över pH 7. Starka syror visar pH-värden från 1 till 3, medan svaga syror visar pH-värden från 4 till 6. Om ett system har ett pH-värde nära 14, anses det så starkt grundläggande.
Figur 2: pH-skala
PH kan mätas med användning av olika metoder. Litmuspapper kan användas för att bestämma om en lösning är sur eller basisk. pH-papper kan användas för att bestämma pH-värdet som ett heltal. Titreringsmetoder kan också användas.
Det finns ett direkt samband mellan vätejoner och pH. PH för en lösning beror på vätejonkoncentrationen i den lösningen. pH-värdet är det logaritmiska värdet av den inverse av vätejonaktiviteten. Eftersom koncentrationen av vätejonerna ofta är mycket låg anses jonaktivitet vara lika med koncentrationen av vätejoner. Därefter är pH logaritmen för den inversa av vätejonkoncentrationen.
pH = -log10[enH+]
Var a är aktiviteten.
pH = -log10[H+(Aq)]
Därför finns det ett direkt samband mellan pH och koncentrationen av vätejoner i en lösning.
PH för en lösning är huvudsakligen beroende av vätejonkoncentrationen i den lösningen. Vätejonkoncentrationen kommer att variera beroende på de kemiska ämnena som är närvarande i den lösningen och förändringarna i temperaturen hos den lösningen.
1. "Vätejon". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N.d. Webb. Tillgänglig här. 26 juli 2017.
2. "Vad är pH.". N.p., N.d. Webb. Tillgänglig här. 26 juli 2017.
1. "Hydronium-3D-bollar" Av Benjah-bmm27 - Egent arbete, Public Domain) via Wikimedia Commons