({{Číslo projektu, CZ.1.07/1.1.36/02.0066}, {Autor, Petra Kašpárková}, {Předmět, Chemie}, {Téma, Kyselost a zásaditost roztoků}, {Metodický pokyn, Výkladový text s příklady}})

Kyselost a zásaditost roztoků

Definice pH

pH  je číslo, kterým v chemii vyjadřujeme, zda vodný roztok reaguje kysele či naopak alkalicky (zásaditě).

Jedná se o logaritmickou stupnici s rozsahem hodnot od 0 do 14 (pro většinu vodných roztoků, roztoky silných kyselin a zásad či jiné než vodné roztoky mohou nabývat jiných hodnot).

Neutrální voda má pH při standardních podmínkách rovno 7. U kyselin je pH menší než sedm (čím menší číslo, tím silnější kyselina). Zásady mají pH > 7 (čím větší číslo, tím  silnější zásada).

Hodnota pH je definována jako záporný dekadický logaritmus aktivity oxoniových kationtů. Ve zředěných vodných roztocích lze hodnotu aktivity aproximovat hodnotou koncentrace a pak platí :

pH=-(Subscript[log, 10])c[(Subscript[H, 3])(SuperPlus[O])]

Chemicky čistá voda má při pokojové teplotě pH =7 (při 100 °C zhruba 6),kyseliny<7,zásady>7.

Ve vodném roztoku je vždy kromě molekul (Subscript[H, 2])O také určité množství oxoniových kationtů (Subscript[H, 3])(SuperPlus[O])a hydroxylových aniontů (SuperMinus[OH]). Součin koncentrací obou těchto iontů je ve vodných roztocích za neměnných podmínek vždy konstantní a je označován jako iontový součin vody .

c[(Subscript[H, 3])(SuperPlus[O])]*c[(SuperMinus[OH])]=(10^(-14))

Pro standardní podmínky nabývá hodnoty (10^(-14)).  V čisté vodě je látková koncentrace obou iontů stejná:(10^(-7)). To odpovídá pH=7.

Kyselost vzniká přebytkem (Subscript[H, 3])(SuperPlus[O]).  Zvýšení jejich koncentrace na stonásobek,tedy (10^(-5)),odpovídá pH=5.

Zásaditost je přebytek hydroxylových iontů na úkor oxoniových. Je-li v roztoku např. 1000×více (SuperMinus[OH])než ve vodě,klesne koncentrace iontů (Subscript[H, 3])(SuperPlus[O])na (10^(-10)),což odpovídá pH=10.

Určování kyselosti a zásaditosti látek

K určování kyselosti nebo zásaditosti roztoků se používají tzv.indikátory (česky ukazatele).

Indikátory jsou látky,které mají jinou barvu v kyselém prostředí a jinou barvu v zásaditém prostředí. Prostředí,které není ani kyselé ani zásadité se nazývá neutrální.

K přesnějšímu určování kyselosti a zásaditosti roztoků se používá stupnice pH . Tato stupnice má hodnoty od 0 do 14.

Látky,které mají pH menší než 7 označujeme jako kyselé, látky,které mají pH okolo 7 označujeme jako neutrální, látky,které mají pH větší než 7 označujeme jako zásadité.

K měření pH většinou používáme univerzální indikátorové papírky. Prodávají se v krabičce,na které je nakreslená barevná stupnice pH. Papírek namočíme jedním koncem do roztoku. Zbarvení papírku porovnáme se stupnicí na krabičce. Vybereme barvu,která je nejvíce podobná barvě papírku a odečteme hodnotu pH.

Manipulate Stupnice pH

pHfunkce[a_]:=-Log10[10^a]

pHcolorsHex={"b20000","f23f00","f28f00","f2ab00","f2d200","f2ff00","a7a722","80a722","599050","58827f","588cb7","586eb7","003E63","00315C"}

pHRGB=Table[((FromDigits[#,16])/255.)&/@a,{a,(StringTake[#,{{1,2},{3,4},{5,6}}])&/@pHcolorsHex}]

Manipulate[Column[{"c[(Subscript[H, 3])(SuperPlus[O])]: "<>((10.^a)//TraditionalForm//ToString),"pH: "<>ToString[pHfunkce[a]],"Roztok: "<>ToString[If[pHfunkce[a]<7,"kyselý",If[pHfunkce[a]>7,"zásaditý","neutrální"]]],Graphics[{RGBColor@@pHRGB[[-a]],Rectangle[]},ImageSize->250]},Center],{{a,-7,"koncentrace [(Subscript[H, 3])(SuperPlus[O])]"},-1,-14,1,Appearance->"Open"},SaveDefinitions->True,ControlPlacement->Top]

Výpočet pH roztoku

Vzorové příklady

Příklad 1.: Jaké je pH roztoku, který obsahuje c[(Subscript[H, 3])(SuperPlus[O])]=(10^(-12)) mol/(dm^3)?

Clear[cH,pH]

pH=-Log10[cH]

cH=(10^(-12));pH//N

Příklad 2.: Jaké je pH roztoku, který obsahuje c[(SuperMinus[OH])]=(10^(-4)) mol/(dm^3)?

1. Postupný výpočet

a) Definování vzorce pro výpočet

Clear[pOH]

pOH=-Log10[cOH]

b) Definování vzorce pro výpočet

Clear[pH]

pH=14-pOH

c) Vlastní výpočet pH po zadání c[(SuperMinus[OH])]

cOH=(10^(-5));pH//N

2.Dosazení do vzorce

Clear[pH,cOH]

pH=14-(-Log10[cOH]);cOH=(10^(-4));pH//N

Sbírka úloh

1. Jaké pH má roztok, který obsahuje c[(Subscript[H, 3])(SuperPlus[O])]= (10^(-11 ))mol/(dm^3)?      (pH=11)
2. Jaké pH má roztok, který obsahuje c[(SuperMinus[OH])]= (10^(-4 ))mol/(dm^3)?      (pH=10)
3. Jaké pH má roztok, který obsahuje c[(Subscript[H, 3])(SuperPlus[O])]= (10^(-2 ))mol/(dm^3)?      (pH=2)
4. Jaké pH má roztok, který obsahuje c[(SuperMinus[OH])]= (10^(-8 ))mol/(dm^3)?      (pH=6)
5.Rozhodněte, je-li roztok kyselý nebo zásaditý:
a) pH=5   b) pH=9   c) pH=2   d) pH=13   e) pH=13

Zdroje

http : // www.aristoteles.cz/chemie/ph/vypocet - ph - roztoku - silnych - kyselin - a - zasad - priklady.php
http : // chemicke - vypocty.cz/Vypocet - pH.html
http : // www.chemierol.wz.cz/8 %20 kysazas_uvod.htm
http : // www.zschemie.euweb.cz/latky/latky20.html