ΛΥΣΗ

Κατ΄ αρχάς βρίσκουμε την αρχική συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη σε mol/L. [pic] Το ΗCl ιοντίζεται πλήρως, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα:

ιοντισμός - HCl - + H2O [pic] - H3O+ - + Cl- αρχικά / mol L-1 - 0,01 - - - ιοντίζονται - παράγονται - 0,01 - - 0,01 - 0,01

Βέβαια το διάλυμα εκτός από το HCl (διαλυμένη ουσία) περιέχει και το διαλύτη, δηλαδή το Η2Ο. Το Η2Ο ιοντίζεται μερικώς και έστω ότι δίνει x M Η3Ο+ και x M ΟΗ- Η2Ο + Η2Ο [pic] Η3Ο+ + ΟΗ- Στο διάλυμα δηλαδή, συνεπώς: [Η3Ο+] = (10-2 + x) Μ και [ΟΗ-] = x Μ Το διάλυμα είναι όξινο και [ΟΗ-] = x < 10-7 Μ. Άρα μπορούμε να δεχθούμε ότι: [Η3Ο+] = 10-2 + x ? 10-2 Μ και pH = - log [H3O+] = 2. Για την καλύτερη κατανόηση του θέματος τονίζουμε ότι: Τα Η3Ο+ προκύπτουν τόσο από τον ιοντισμό του HCl όσο και από τον ιοντισμό του Η2Ο. Επειδή όμως η ποσότητα των Η3Ο+ που προέρχονται από το Η2Ο είναι πολύ μικρότερη αυτής του HCl, υπολογίζουμε τη συγκέντρωση Η3Ο+ βασιζόμενοι αποκλειστικά και μόνο στον ιοντισμό του HCl.

Εφαρμογή Ποιο είναι το pH διαλύματος HBr περιεκτικότητας 8,1 g/L;

Παράδειγμα 3.4 Ποια είναι η συγκέντρωση Η3Ο+ σε διάλυμα HCl 10-7 M; ΛΥΣΗ Γράφουμε τις εξισώσεις ιοντισμού του HCl και Η2Ο. [pic] [pic] Στο διάλυμα έχουμε: [Η3Ο+] = 10-7 + x Μ και [OH-] = x Μ Αφού το διάλυμα είναι όξινο το x Δεν μπορούμε όμως να θεωρήσουμε, ότι 10-7 + x ? 10-7 Μ, καθώς το x δεν είναι πολύ μικρότερο του 10-7. Για τον υπολογισμό του x χρησιμοποιούμε την σταθερά Kw: Kw = [H3Ο+] [OH-] = 10-14 ή x (10-7 + x) = 10-14 ή x = 0,62 · 10-7 και [H3Ο+] = 10-7 + 0,62 · 10-7 = 1,62 · 10-7 Μ.

Εφαρμογή Ποια είναι η συγκέντρωση ΟΗ- σε διαλύματα: α. ΚΟΗ 10-3 Μ και β. ΚΟΗ 10-7 Μ;

- Συμπερασματικά, κατά τον υπολογισμό του pH διαλύματος ηλεκτρολύτη δε λαμβάνεται υπ’ όψη ο ιοντισμός του νερού. Ο ιοντισμός του νερού λαμβάνεται υπ’ όψη μόνο στην εξαιρετικά ειδική περίπτωση που η συγκέντρωση των Η3Ο+ ή ΟΗ-, που προέρχεται από τον ιοντισμό (ή διάσταση) των ηλεκτρολυτών, είναι μικρότερη από 10-6 Μ.

Παράδειγμα 3.5 Σε 2 L διαλύματος ΗΝΟ3 που έχει pH = 1 προσθέτουμε 198 L Η2Ο. Ποιο είναι το pH του αραιωμένου διαλύματος; ΛΥΣΗ Το τελικό διάλυμα έχει όγκο 200 L και περιέχει τόσο HNO3, όσο περιέχεται στα 2 L του αρχικού διαλύματος. Στο αρχικό διάλυμα: pH = 1 άρα [Η3Ο+] = 10-1 Μ και επειδή το ΗΝΟ3 είναι ισχυρό οξύ, η συγκέντρωση του αρχικού διαλύματος είναι 0,1 Μ. Δηλαδή, στα 2 L του αρχικού διαλύματος περιέχονται 0,2 mol HNO3 τα οποία περιέχονται και στα 200 L του αραιωμένου διαλύματος. Άρα: [pic], συνεπώς pH = 3.

Εφαρμογή Σε 10 L διαλύματος NaOH με pH = 13 προσθέτουμε 90 L H2O. Ποιο είναι το pH του αραιωμένου διαλύματος;

- Συμπερασματικά, αν σε ένα όξινο διάλυμα προσθέσουμε Η2Ο, τότε προκύπτει διάλυμα με pH μεγαλύτερο του αρχικού.

Παράδειγμα 3.6 Σε 1 L διαλύματος HNO3 με pH = 12 προσθέτουμε 0,09 mol HNO3. Ποιο είναι το pH του τελικού διαλύματος; ΛΥΣΗ Από το pH του αρχικού διαλύματος προκύπτει ότι η συγκέντρωση του διαλύματος είναι 10-2 mol/L. To 1 L του αρχικού διαλύματος περιέχει 0,01 mol ΗΝΟ3. Άρα το τελικό διάλυμα θα περιέχει: (0,01 + 0,09) mol = 0,1 mol HNO3 και [pic], συνεπώς pH = 1

Εφαρμογή Σε 4 L διαλύματος KOH με pH = 12 προσθέτουμε 0,36 mol KOH και παίρνουμε 4 L διαλύματος Α. Ποιο είναι το pH του Α;

- Συμπερασματικά, αν σε ένα όξινο διάλυμα προσθέτουμε καθαρό οξύ και ο όγκος του διαλύματος παραμένει σταθερός, τότε η συγκέντρωση του Η3Ο+, άρα το pH ελαττώνεται.