ΚΕΦ.2.3: ΙΟΝΤΙΣΜΟΣ ΝΕΡΟΥ, pH (α) ΧΗΜΕΙΑ Γ’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦ.2.3: ΙΟΝΤΙΣΜΟΣ ΝΕΡΟΥ, pH (α) Το νερό σε πολύ μικρό βαθμό ΑΥΤΟΙΟΝΤΙΖΕΤΑΙ σύμφωνα με την αντίδραση: ΗΟΗ + ΗΟΗ  Η3Ο+ + ΟΗ- ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ 14. Είναι σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ) οι προτάσεις που ακολουθούν; α) Σε καθαρό νερό υπάρχουν μόνο ιόντα Η3Ο+ και ΟΗ- .  β) Σε υδατικό διάλυμα ΗΝΟ3 η [Η3Ο+] είναι μεγαλύτερη από την [ΟΗ-].  γ) Σε καθαρό νερό στους 70 οC, η [Η3Ο+] είναι μεγαλύτερη από 10-7 Μ.  δ) Όταν σε ένα διάλυμα η [Η3Ο+]=10-5Μ, τότε η [ΟΗ-] θα είναι οπωσδήποτε ίση με 10-9Μ. 15. Υπολογίστε την [ΟΗ-] σε υδατικό διάλυμα HI περιεκτικότητας 1,28%(w/v) (Θ=25oC) (Ar:I=127,H=1) 16. Σε υδατικό διάλυμα και σε 25 oC η [Η3Ο+] είναι εκατονταπλάσια της [ΟΗ-]. Επομένως: [Η3Ο+]=…… και [ΟΗ-]=……. . 17. Να υπολογισθεί η [Η3Ο+] υδατικού διαλύματος HCl 10-8 M . Αλλά επειδή ένα λίτρο νερού ζυγίζει 1000g η συγκέντρωσή του είναι: Ισχύει: Άρα: Κc . 55,52 = [H3O+] . [OH-] => Kw= [H3O+] . [OH-] (1) Ειδικά σε 25 οC η σταθερά Kw=10-14, επομένως: 10-14= [H3O+] . [OH-] (2) Η σχέση (2) ισχύει μόνο σε θερμοκρασία 25 οC. Οι σχέσεις (1) και (2) ισχύουν σε οποιοδήποτε αραιό υδατικό διάλυμα (C<1M) και όχι μόνο σε καθαρό νερό. Σε καθαρό νερό, ουδέτερα διαλύματα και σε 25 oC: [Η3Ο+]=[ΟΗ-] =10-7 Μ Σε όξινα διαλύματα:[Η3Ο+]>[ΟΗ-]. (Σε 25 oC ή [Η3Ο+]>10-7 Μ άρα [ΟΗ-]<10-7Μ) 5) Στα βασικά διαλύματα τα ιόντα Η3Ο+ προέρχονται από τον αυτοϊοντισμό του νερού. (και στα όξινα διαλύματα τα ΟΗ-) 6) Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία , αυξάνεται και η Kw, διότι ο ιοντισμός του νερού είναι ενδόθερμο φαινόμενο. 7) Σε πολύ αραιά διαλύματα ισχυρών οξέων ή βάσεων (C<10-6 M) λαμβάνεται υπόψη και ο ιοντισμός του νερού (ερ.εφαρμογής 17)

ΧΗΜΕΙΑ Γ’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦ.2.3: ΙΟΝΤΙΣΜΟΣ ΝΕΡΟΥ, pH (β) Όσο μεγαλώνει η [ΟΗ-], τόσο μικραίνει η [Η3Ο+], το γινόμενό τους όμως παραμένει σταθερό ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ 18. Να υπολογίσετε το pH υδατικών διαλυμάτων στα οποία σε 25οC είναι: α) [ΟΗ-]=10-8Μ β) [Η3Ο+]=10-4,5Μ γ) ΗCl 10-3 M δ) Ca(OH)2 10-3 M (log2=0,3) 19. Σε διάλυμα ισχύει η σχέση [Η3Ο+]=100[ΟΗ-]. Να υπολογίσετε το pH . (Θ=25oC) 20. Είναι σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ) οι παρακάτω απόψεις: α) Αν το pH ενός διαλύματος είναι μικρότερο του 7, τότε το διάλυμα είναι σίγουρα όξινο.  β) Αν [Η3Ο+]>[ΟΗ-], τότε το διάλυμα είναι σίγουρα όξινο.  γ) Αν σε 25 οC για υδατικό διάλυμα ισχύει pH=3pOH, τότε το διάλυμα είναι όξινο.  21. Να αποδείξετε ότι σε 25 οC ισχύει η σχέση pH + pOH= 14. pH: Για την διευκόλυνση των υπολογισμών με ιόντα οξωνίου ο Δανός χημικός Sorensen πρότεινε την έννοια του pH , το οποίο αποτελεί μέτρο οξύτητας των διαλυμάτων. pH=-log[H3O+] Π.χ. Αν [Η3Ο+]=10-3 Μ, τότε: pH=-log10-3=3 Σχέση pH, pOH, [H3O+], [OH-] Άλλες σχέσεις με pH: pOH=-log[OH-] pH + pOH =14 (Σε θ:25 οC) Το pH προσδιορίζεται με πεχαμετρικά χαρτιά ή με ηλεκτρονικά πεχάμετρα. ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΟΥ pH

ΚΕΦ.2.3: ΙΟΝΤΙΣΜΟΣ ΝΕΡΟΥ, pH (γ) ΧΗΜΕΙΑ Γ’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦ.2.3: ΙΟΝΤΙΣΜΟΣ ΝΕΡΟΥ, pH (γ) ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΛΟΓΑΡΙΘΜΩΝ log10x = x log(a.b) = loga + logb Log(a/b) = loga – logb Logax = x. loga ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ 22. Να βρεθεί το pH σε διαλύματα στα οποία: α) [Η3Ο+]=0,02Μ β) [Η3Ο+]=0,08Μ γ) [Η3Ο+]=0,05Μ Δίνεται: (log2=0,3) 23. Είναι σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ) οι προτάσεις που ακολουθούν; α) Προσθέτοντας νερό σε διάλυμα αμμωνίας το pH μπορεί να πάρει ίσως την τιμή 6. (Θ:25oC)  β) Μπορούμε να αυξήσουμε το pH διαλύματος HCl 0,1M, προσθέτοντας σ’ αυτό διάλυμα HCl 2Μ. γ) Αραιώνοντας με νερό διάλυμα οξέος ΗΑ όγκου 5 mL με pH=3, προέκυψε διάλυμα όγκου 500mL που είχε pH=4,2. Από αυτό συμπεραίνουμε ότι το οξύ ΗΑ ήταν ασθενές.  24. Πόσα mL νερού πρέπει να προστεθούν σε 2 L διαλύματος ΗΝΟ3 προκειμένου να μεταβληθεί το pH του κατά 2 μονάδες; Όταν αραιώνεται με νερό όξινο διάλυμα, τότε το pH ανεβαίνει με όριο το 7. Όταν αραιώνεται με νερό βασικό διάλυμα, τότε το pH κατεβαίνει με όριο το 7. Όταν αραιώνονται διαλύματα ισχυρών οξέων, ή βάσεων με προσθήκη νερού, τότε για κάθε δεκαπλασιασμό του όγκου του διαλύματος το pH μεταβάλλεται κατά μία μονάδα. (Με την προϋπόθεση το διάλυμα να μην είναι πολύ αραιό, δηλαδή να μην έχει pH μεταξύ 5 και 9). Στη περίπτωση αυτή ισχύει για τα mol (Η3Ο+): n1H3O+=n2H3O+ [H3O+]1 . V1=[H3O+]2 .V2 ΠΡΟΣΟΧΗ! Η σχέση αυτή δεν ισχύει για διαλύματα ασθενών οξέων, διότι με την αραίωση υπάρχει μεταβολή του βαθμού ιοντισμού. Όταν το pH αυξάνεται κατά μία μονάδα η [Η3Ο+] υποδεκαπλασιάζεται. Γενικά αν pHτελ-pHαρχ=x, τότε [Η3Ο+]τελ=[Η3Ο+]αρχ/10x

Διάλυμα που προστίθεται ΧΗΜΕΙΑ Γ’ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦ.2.3: ΙΟΝΤΙΣΜΟΣ ΝΕΡΟΥ, pH (δ) Θεωρητικά είναι δυνατόν σε 25οC το pH να είναι αρνητικό ή πάνω από 14. Αυτό συμβαίνει όταν αναφερόμαστε σε πυκνά διαλύματα ηλεκτρολυτών με C>1M. Π.χ. Διάλυμα ΗΝΟ3 10Μ έχει θεωρητικά pH=-1. Στα διαλύματα αυτά όμως υπάρχουν σημαντικές αποκλίσεις από τις θεωρητικά προβλεπόμενες τιμές του pH, λόγω ισχυρών διιοντικών αλληλεπιδράσεων. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ 25. Να υπολογίσετε το pH διαλύματος όγκου 2 λίτρων που περιέχει 6,3 g ΗΝΟ3 και 12,8 g HI. (Θ:25oC) 26. Να βρεθεί η %(w/v) περιεκτικότητα διαλύματος ΗClO4 στο οποίο ο λόγος [Η3Ο+]:[ΟΗ-]=1010 . (Θ:25oC) Συμπληρώστε τον πίνακα με τις λέξεις ελαττώνεται, αυξάνεται, για το pH διαλύματος ΝΗ3 0,1Μ αν προστεθούν σ’ αυτό: Σε διάλυμα που περιέχει δύο οξέα ισχυρά, πρέπει από τον ιοντισμό κάθε οξέος χωριστά να βρίσκουμε τις μερικές [Η3Ο+] , την ολική [Η3Ο+] και μετά το pH. Σε καμία περίπτωση δεν ισχύει η σχέση pHολ=pH1 + pH2 , όπου pH1, pH2 είναι τα pH που θα προκαλούσε η ανεξάρτητη παρουσία των δύο οξέων στο διάλυμα. Διάλυμα που προστίθεται Μεταβολή pH NH3 1M Νερό Καθαρή αμμωνία Διάλυμα οξέος Διάλυμα NaCl Όταν σε διάλυμα Α που έχει pH=a, προσθέσουμε διάλυμα Β ή διαλύτη με pH=b , τότε αν b<a , το pH του Α κατεβαίνει, ενώ αν b>a , το pH του Α ανεβαίνει. Π.χ. Αν σε διάλυμα ΗΝΟ3 0,1Μ (pH=1) προσθέσουμε οποιοδήποτε βασικό διάλυμα, ή όξινο με pH>του 1 θα προκληθεί άνοδος του pH.