Igapäevaelus on pH skaala, mida tavaliselt kasutatakse majapidamiseseme neutraalsuse või neutraalsuse puudumise kirjeldamiseks. Teaduses on pH ioonide mõõt lahuses. Kui võtate loodusteaduste või keemia klassi, peate võib-olla teadma, kuidas arvutada pH kontsentratsiooni põhjal. Arvutage pH, kasutades pH võrrandit: pH = -log10[H3O+].
1
Tea, mis pH tegelikult on. PH on vesinikioonide kontsentratsiooni mõõt lahuses. Suure vesinikioonide kontsentratsiooniga lahus on happeline. Väikese koguse vesinikuioonidega lahus on aluseline või tuntud ka kui aluseline. Vesinikuioone, mida tuntakse ka hüdroniumina, kirjutatakse lühendatult H+ või H3O+. Teadke pH skaalat. pH-skaala on tavaliselt vahemikus 0 kuni 14. Mida väiksem on see arv, seda happelisem on lahus. Mida suurem arv, seda elementaarsem on lahendus. Näiteks apelsinimahla pH oleks 2, kuna see on üsna happeline. Seevastu valgendi pH on 12, kuna see on üsna aluseline. Skaala keskel olevad numbrid on neutraalsed, näiteks vesi, mille pH on 7. Üks pH tase on 10-kordne erinevus. Näiteks kui võrrelda pH 7 ja pH 6, on pH 6 kümme korda happelisem kui pH 7. Lisaks oleks pH 6 100 korda happelisem kui pH 8.
2
Määrake pH võrrandis. pH skaala arvutatakse negatiivse logaritmiga. Aluse b negatiivne logaritm on lihtsalt see, mitu korda tuleb arv jagada b-ga, et jõuda 1-ni. pH võrrandit saab vaadata järgmiselt: pH = -log10[H3O+]. Mõnikord võib võrrandit näha kui pH = -log10 [H+]. Tea, et olenemata sellest, kas võrrandis on H3O+ või H+, on need samad. PH arvutamiseks ei ole oluline omada kindlat arusaama sellest, mis on negatiivne log. Enamikul keskkoolis ja keskkoolis kasutatavatel kalkulaatoritel on loginupp.
3
Mõista keskendumist. Kontsentratsioon on ühendi osakeste arv lahuses sama lahuse ruumala suhtes. PH jaoks peate valemi väljatöötamiseks kasutama molaarset kontsentratsiooni. Molaarne kontsentratsioon, mida nimetatakse ka molaarsuseks, tähistab lahustunud ühendi moolide arvu lahuse liitri kohta. Selle ühikud on moolid liitri kohta (mol/L), mida nimetatakse ka molaarseks (M). Kui kasutate lahust laboris, kirjutatakse kontsentratsioon pudelile. Kui töötate oma keemia kodutööga, keskendute tavaliselt teile.
4
Pidage meeles pH võrrandit. pH võrrand on järgmine: pH = -log10[H3O+]. Veenduge, et teate, mida kõik võrrandis olevad terminid esindavad. Vaadake, millist terminit kasutatakse kontsentratsiooni kohta. Keemias tähistavad nurksulud tavaliselt “kontsentratsiooni”. Seega loetaks pH võrrandit “pH võrdub hüdrooniumioonide kontsentratsiooni negatiivse logaritmiga”.
5
Tehke kindlaks tegelik kontsentratsioon. Lugege oma keemiaküsimus üle. Määrake happe või aluse kontsentratsioon. Kirjutage kogu võrrand paberile koos võrrandis esitatud teadaolevate väärtustega. Segaduse vältimiseks lisage alati ühikud. Näiteks kui kontsentratsioon on 1,05 x 10-5 M, kirjutage pH võrrand järgmiselt: pH = -log10(1,05 x 10-5 M)
6
Lahenda võrrand. pH võrrandi lahendamisel tuleb kasutada teaduslikku kalkulaatorit. Esmalt vajutage nuppu “negatiivne”. Tavaliselt kirjutatakse see “+/-—. Nüüd sisestage nupp “logâ€. Ekraanil peaks olema “-log—. Nüüd vajutage avatud sulgu ja sisestage oma kontsentratsioon. Ärge unustage vajadusel eksponente lisada. Järgige suletud sulguga. Sel hetkel peaksite nägema “-log(1,05×10^-5). Vajuta Lahe. Teie pH peaks olema ligikaudu 4,98.
7
Tuvastage teadaolevad tundmatud. Esmalt kirjutage üles pH võrrand. Järgmisena tuvastage oma väärtused, kirjutades need otse võrrandi alla. Näiteks kui teate, et pH väärtus on 10,1, kirjutage see paberile pH võrrandi alla.
8
Korraldage võrrand ümber. Võrrandi ümberkorraldamine nõuab algebra tugevat mõistmist. Kontsentratsiooni arvutamiseks pH põhjal peate mõistma, et log10 pöördväärtus on “10 astmeni …”. Alustage miinusmärgi nihutamisest logaritmi poolelt pH poolele. Seejärel tõstke 10 (mõlemal küljel). “10 astmeni” ja log10 on üksteise pöördväärtused ja tühistavad. Näiteks pH = -log10[H3O+] vormib väärtuseks [H3O+] = 10-pH. Seejärel võib pH väärtuseks lisada 10,1
9
Lahenda võrrand. Pöördlogiga töötamisel on kalkulaatori protsess ainulaadne. Pidage meeles, et log on 10-ga korrutamise tüüp. Võrrandi sisestamiseks sisestage 10. Järgmisena vajutage nuppu “EXP†astendaja. Sisestage negatiivne märk, millele järgneb väärtus. Vajutage lahenda. Näiteks võtke pH väärtus väärtus 10.1. Sisestage “10” ja “EXP.” Nüüd sisestage “-/+”, et meie väärtus oleks negatiivne. Lõpuks sisestage pH väärtus „10,1–10. Tulemus, lahenda. Sa peaksid saama umbes 7,943–11 või 7,943*10–11. See tähendab, et meie kontsentratsioon on 7,943*10–11 M.
10
Mõelge oma vastusele. Neutraalne pH 7 võrdub hüdrooniumioonide kontsentratsiooniga 10–7 M. 10,1 pH-ga lahus on aluseline, seega on selles vähem hüdrooniumiioone. Kui vaatame meie vastust 7,943 * 10-11, näeme tõepoolest, et see arv on palju väiksem kui 10-7, nii et meie vastus on mõttekas.