Ūdeņraža eksponents (pH)
Skābju – bāzu līdzsvaram ūdens sistēmās ir ļoti svarīga nozīme gan zinātniskajos pētījumos, gan rūpnieciskajos procesos, gan medicīnā, gan ikdienas dzīvē un sadzīvē. Tāpēc, lai atvieglotu aprēķinus un lai vienkāršotu informācijas uztveri, jonu koncentrācijas vietā lieto ūdeņraža eksponentu pH, kuru atrod sekojoši:
vai vienkāršoti
=
No izteiksmes iegūstam, ka pH + pOH = 14
Hidroksīdjonu eksponentu pOH iegūst:
Ph aprēķināšana stipras skābes šķīdumā
Ūdens šķīdumos pH vērtība ir atkarīga no tajā izšķīdušās vielas spējas atdot protonus ūdens molekulai vai arī tos no ūdens molekulas atņemt. Saskaņā ar protolītu teoriju, par stipru skābi jāuzskata jebkura viela, kura ir spējīga atdot visus savus protonus ūdens molekulām un ir pilnīgi sadalījusies un negatīvi lādētos anjonos:
Stipras skābes šķīdumā pH aprēķina:
ir skābes molārā koncentrācija (mol|/).
Ph aprēķināšana vājas skābes šķīdumā
Lielākais vairums vielu, kas veido skābus ūdens šķīdumus, ir vājas skābes. Vājās skābes ar ūdeni reaģē daļēji, jo ātri iestājas ķīmiskais līdzsvars un šķīdumā līdzās hidroksonija joniem atrodas arī šo savienojumu molekulas.
Daudzām ūdenī šķīstošām vielām ir bāzu īpašības, jo tās ir spējīgas atšķelt protonu no ūdens un līdz ar to producēt brīvus jonus. Piemēram:
Līdzsvars šajā procesā iestājas ātri, process nenotiek līdz galam, un sistēmā vienlaicīgi eksistē gan molekulas, gan joni. Līdzsvara konstantes izteiksme ir šāda:
Vājas skābes pH aprēķina izmantojot līdzsvara konstantes:
, apzīmē ar un iegūstam izteiksmi pH aprēķināšanai vājas skābes šķīdumā:
Ph aprēķināšana stipras bāzes šķīdumā
Stipras bāzes ir spēcīgi protonu akceptori. Stipras bāzes arī ir jonu savienojumi, kuru kristāliskais režģis satur jonus, tā kā šie savienojumi nesastāv no molekulām, tad, šķīstot ūdenī, kristaliskā režģa mezglu punktos esošie joni pilnībā pāriet ūdens šķīdumā.
Izmantojot to, ka pH + pOH = 14, pH izteiksme atšķaidīties stipras bāzes šķīdumiem ir:
vai
Ph aprēķināšana vājas bāzes šķīdumā
pH aprēķināšanai vājas bāzes šķīdumā izmanto vājās bāzes disociācijas konstanti :
Ph aprēķināšana amfolītu šķīdumiem
Amfolītu šķīdumiem vai sāļu ūdens šķīdumiem, kuros gan sāls katjoni, gan anjoni protolītiski mijiedarbojoties ar ūdeni, pH var aprēķināt:
Svarīgi!
pH šajā gadījumā nav atkarīgs no koncentrācijas!