If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Pokud používáš webový filtr, ujisti se, že domény: *.kastatic.org and *.kasandbox.org jsou vyloučeny z filtrování.

Hlavní obsah

Fyzikální chemie

Kurz: Fyzikální chemie > Kapitola 7

Lekce 1: Kyseliny, zásady a pH
Přírodní vědy
Fyzikální chemie
Acidobazické rovnováhy, pH
Kyseliny, zásady a pH
© 2023 Khan AcademyPodmínky poskytování služebZásady ochrany osobních údajůZásady používání souborů cookie

Autoprotolýza vody a Kw

Učebna Google
Autoprotolýza vody, příslušející rovnovážná konstanta Kw (speciálně nazývaná jako iontový součin vody) a vztah mezi [H⁺] a [OH⁻] ve vodných roztocích. 

Co je potřeba si zapamatovat

  • Ve vodě dochází k procesu zvanému autoionizace, při kterém se vytvoří ionty start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript a start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript.
  • Rovnovážná konstanta pro autoionizaci vody, K, start subscript, start text, w, end text, end subscript, které se často říká také iontový součin vody je při 25, degrees, start text, C, end text roven 10, start superscript, minus, 14, end superscript.
  • V neutrálním roztoku platí, že open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket
  • V kyselém roztoku platí, že open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, is greater than, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket
  • V zásaditém roztoku platí, že open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, is greater than, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket
  • Pro vodné roztoky při teplotě 25, degrees, start text, C, end text platí následující vztahy:
K, start subscript, start text, w, end text, end subscript, equals, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, equals, 10, start superscript, minus, 14, end superscript
start text, p, H, end text, plus, start text, p, O, H, end text, equals, 14
  • Podíl autoionizace vody na koncentracích open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket a open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket se stává významný pro extrémně zředěné roztoky kyselin a bází.

Voda je amfoterní

Voda je jedním z nejběžnějších rozpouštědel používaných při acidobazických reakcích. Jak jsme probíraji již v předchozím článku o Brønstedových-Lowryho kyselinách a bázích, voda je také amfoterní, což znamená, že je schopná fungovat buď jako Brønstedova-Lowryho kyselina, nebo jako zasada.

Procvič si 1: Jakou roli zastáva voda v reakci?

V následujících reakcích urči, zda voda hraje roli kyseliny, zásady nebo ani jedno.

Autoionizace vody

Jelikož spolu kyseliny se zásadami reagují, může voda reagovat sama se sebou. To se může na první pohled zdát trochu podivné, ale je to tak minus jedna molekula vody daruje proton (vodíkový kation) druhé molekule vody. Této reakci říkáme autoionizace vody.
Přenos protonu může být zapsána následující vyčíslenou rovnicí:
start text, space, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, l, right parenthesis, plus, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, l, right parenthesis, \rightleftharpoons, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis
Kalotové modely, které ukazují dvě molekuly vody, kde každá molekula vody má jednu velkou červenou kouli (kyslík), kterou jsou naázány dvě malé šedé koule (vodík). Produkty jsou oxoniový ion, který má 3 vodíky a kladný náboj a hydroxidový anion, který má jeden vodík a záporný náboj.
Jedna molekula vody daruje proton (oranžová koule) sousední molekule vody, která se chová jako Brønstedova–Lowryho zásada, protože tento proton přijme. Produkty zvratné acidobazické reakce je hydronium a hydroxid.
Jedna molekula vody daruje proton a chová se jako Brønstedova–Lowryho kyselina, zatímco jiná molekula vody proton přijme a chová se jako Brønstedova–Lowryho zásada. Výsledkem je vznik iontů hydronia a hydroxidu v molárním poměru 1, colon, 1. U každého vzorku čisté vody si musí být molární koncentrace hydronia, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, a hydroxidu, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, rovny:
open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, space, space, start text, v, space, c, with, \v, on top, i, s, t, e, with, \', on top, space, v, o, d, e, with, \v, on top, end text
Všimněte si, že tento proces je snadno zvratný. Protože voda je slabá kyselina a slabá zásada, hydroniové a hydroxidové ionty existují ve velmi malých koncentracích v porovnání s neionizovanou vodou. Jak malé jsou tyto koncentrace? Zjistíme to zkoumáním rovnovážné konstanty pro tuto reakci (nazývané také „autoionizační konstanta“), která má symbol K, start subscript, start text, w, end text, end subscript.

Iontový součin vody, K, start subscript, start text, w, end text, end subscript

Výraz autoionizační konstanty je
K, start subscript, start text, w, end text, end subscript, equals, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, start text, left parenthesis, R, o, v, point, space, 1, right parenthesis, end text
Nezapomeňte, že při psaní rovnovážných výrazů nezahrnujeme koncentrace pevných látek a kapalin. To znamená, že výraz pro K, start subscript, start text, w, end text, end subscript nezahrnuje koncentraci vody, což je čistá kapalina.
Můžeme vypočítat hodnotu K, start subscript, start text, w, end text, end subscript při teplotě 25, degrees, start text, C, end text pomocí open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, který souvisí s start text, p, H, end text vody. Při teplotě 25, degrees, start text, C, end text se start text, p, H, end text čisté vody rovná 7. Proto můžeme vypočítat koncentraci hydroniových iontů v čisté vodě:
open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, 10, start superscript, minus, start text, p, H, end text, end superscript, equals, 10, start superscript, minus, 7, end superscript, start text, space, M, end text, space, space, start text, p, r, with, \v, on top, i, space, end text, 25, degrees, start text, C, end text
V předchozí části jsme viděli, že při autoionizaci čisté vody vzniká hydronium a hydroxid v molárním poměru 1, colon, 1. Tento vztah můžeme použít k výpočtu koncentrace hydroxidu v čisté vodě při teplotě 25, degrees, start text, C, end text:
open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, equals, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, 10, start superscript, minus, 7, end superscript, start text, space, M, end text, space, space, start text, p, r, with, \v, on top, i, space, end text, 25, degrees, start text, C, end text
Je trochu těžké si to představit, ale 10, start superscript, minus, 7, end superscript je extrémně malé číslo! Ve vzorku vody je pouze malá část molekul vody v ionizované formě.
Nyní, když známe hodnotu open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket a open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, můžeme tyto hodnoty použít v rovnovážném výrazu pro výpočet K, start subscript, start text, w, end text, end subscript při teplotě 25, degrees, start text, C, end text:
K, start subscript, start text, w, end text, end subscript, equals, left parenthesis, 10, start superscript, minus, 7, end superscript, right parenthesis, dot, left parenthesis, 10, start superscript, minus, 7, end superscript, right parenthesis, equals, 10, start superscript, minus, 14, end superscript, space, space, start text, p, r, with, \v, on top, i, space, end text, 25, degrees, start text, C, end text
Kontrola: Kolik hydroxidových a hydroniových iontů je v jednom litru vody o teplotě 25, degrees, start text, C, end text?

Vztah mezi iontovým součinem vody, start text, p, H, end text a start text, p, O, H, end text

To, že K, start subscript, e, end subscript, x, t, w se rovná 10, start superscript, minus, 14, end superscript při teplotě 25, degrees, start text, C, end text, vede k zajímavé a užitečné nové rovnici. Pokud vezmeme záporný logaritmus obou stran start text, R, o, v, point, space, 1, end text z předchozí části, dostaneme následující:
−log⁡Kw=−log⁡([H3O+][OH−])=−(log⁡[H3O+]+log⁡[OH−])=−log⁡[H3O+]+(−log⁡[OH−])=pH+pOH\begin{aligned}-\log{K_\text{w}}&=-\log({[\text{H}_3\text{O}^+}][\text{OH}^-])\\ \\ &=-\big(\log[\text{H}_3\text{O}^+]+\log[\text{OH}^-]\big)\\ \\ &=-\log[\text{H}_3\text{O}^+]+(-\log[\text{OH}^-])\\ \\ &=\text{pH}+\text{pOH}\end{aligned}
minus, log, K, start subscript, start text, w, end text, end subscript můžeme zkrátit jako start text, p, end text, K, start subscript, start text, w, end text, end subscript, což je v při 25, degrees, start text, C, end text rovno 14:
start text, p, end text, K, start subscript, start text, w, end text, end subscript, equals, start text, p, H, end text, plus, start text, p, O, H, end text, equals, 14, space, space, start text, p, r, with, \v, on top, i, space, end text, 25, degrees, start text, C, end text, start text, left parenthesis, R, o, v, point, space, 2, end text, right parenthesis
Z toho důvodu musí být součet start text, p, H, end text a start text, p, O, H, end text vždy 14 pro jakýkoli vodný roztok při teplotě 25, degrees, start text, C, end text. Měj na paměti, že tento vztah nebude platit při jiných teplotách, protože K, start subscript, start text, w, end text, end subscript je závislá na teplotě!

Příklad 1: Výpočet open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket z start text, p, H, end text

Vodný roztok má při 25, degrees, start text, C, end text start text, p, H, end text rovné 10.
Jaká je koncentrace hydroxidových iontů v roztoku?

Metoda 1: Použití rov. 1

Jedním ze způsobů, jak tento příklad můžeme vyřešit, je nejprve spočítat open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket z start text, p, H, end text:
[H3O+]=10−pH=10−10 M\begin{aligned}[\text{H}_3\text{O}^+]&=10^{-\text{pH}}\\ \\ &=10^{-10}\,\text M\\\end{aligned}
open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket pak můžeme vypočítat pomocí Rov. 1:
Kw=[H3O+][OH−]   Z rovnice vyjaˊdrˇi [OH−][OH−]=Kw[H3O+]Dosadˇ hodnoty Kw a [H3O+]=10−1410−10=10−4 M\begin{aligned}K_\text{w}&=[\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-]~~~\quad\quad\text{Z rovnice vyjádři }[\text{OH}^-]\\ \\ [\text{OH}^-]&=\dfrac{K_\text{w}}{[\text{H}_3\text{O}^+]}\qquad\quad\qquad\text{Dosaď hodnoty }K_\text w \,\text{a [H}_3 \text O^+]\\ \\ &=\dfrac{10^{-14}}{10^{-10}}\\ \\ &=10^{-4}\text{ M}\end{aligned}

Metoda 2: Použití rov. 2

Dalším způsobem, jak vypočítat open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, je vypočítat jej z start text, p, O, H, end text roztoku. K výpočtu start text, p, O, H, end text roztoku z start text, p, H, end text můžeme použít Rov. 2. Přeuspořádáním Rov. 2 a výpočtem pro start text, p, O, H, end text získáme:
pOH=14−pH=14−10=4\begin{aligned}\text{pOH}&=14-\text{pH}\\ \\ &=14-10\\ \\ &=4\end{aligned}
Rovnici pro start text, p, O, H, end text můžeme použít k výpočtu open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket.
[OH−]=10−pOH=10−4 M\begin{aligned}[\text{OH}^-]&=10^{-\text{pOH}}\\ \\ &=10^{-4}\text{ M}\end{aligned}
Ať už k výpočtu použijeme jakoukoli metodu, mělo by nám vyjít, že koncentrace hydroxidu ve vodném roztoku je 10, start superscript, minus, 4, end superscript, start text, space, M, end text, pokud start text, p, H, end text je 10 a teplota 25, degrees, start text, C, end text.

Definice kyselého, zásaditého a neutrálního roztoku

Viděli jsme, že koncentrace iontů start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript a start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript jsou si rovny v čisté vodě, a obě mají hodnotu 10, start superscript, minus, 7, end superscript, start text, space, M, end text při teplotě 25, degrees, start text, C, end text. Když jsou koncentrace oxoniového kationtu a hydroxidového aniontu stejné, říkáme, že roztok je neutrální. Vodní roztoky mohou být také kyselé nebo zásadité v závislosti na koncentracích start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript a start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript.
  • V neutrálním roztoku platí, že open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket
  • V kyselém roztoku platí, že open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, is greater than, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket
  • V zásaditém roztoku platí, že open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, is greater than, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket

Cvičení 2: Výpočet start text, p, H, end text vody při teplotě 0, degrees, start text, C, end text

Pokud je start text, p, end text, K, start subscript, start text, w, end text, end subscript vzorku čisté vody při teplotě 0, degrees, start text, C, end text 14, comma, 9, jaká je hodnota start text, p, H, end text čisté vody při této teplotě?
Vyber 1 odpověď:

Cvičení 3: Výpočet start text, p, end text, K, start subscript, start text, w, end text, end subscript vody při teplotě 40, degrees, start text, C, end text

start text, p, H, end text čisté vody při teplotě 40, degrees, start text, C, end text se rovná 6, comma, 75.
Na základě těchto informací vypočítejte hodnotu start text, p, end text, K, start subscript, start text, w, end text, end subscript vody při teplotě 40, degrees, start text, C, end text.
Vyber 1 odpověď:

Autoionizace a Le Chatelierův princip

Víme také, že v čisté vodě je koncentrace hydroxidu a hydronia stejná. Většinou se však zajímáme o vodné roztoky obsahující jiné kyseliny a zásady. Co se v takovém případě stane s open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket a open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket?
V okamžiku, kdy ve vodě rozpustíme jiné kyseliny nebo zásady, změníme open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket a/nebo open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket tak, že součin koncentrací se už nerovná K, start subscript, start text, w, end text, end subscript. To znamená, že reakce již není v rovnováze. Le Chatelierův princip nám říká, že reakce se posune tak, aby působila proti změně koncentrace, a nastolí novou rovnováhu.
Co se například stane, když do čisté vody přidáme kyselinu? Zatímco čistá voda má při teplotě 25, degrees, start text, C, end text koncentraci oxoniových iontů 10, start superscript, minus, 7, end superscript, start text, M, end text, přidaná kyselina zvyšuje koncentraci start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript. Jelikož se reakce chce dostat do rovnovážného stavu, upřednostňuje zpětnou reakci, aby se využily některé další start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript. To způsobuje, že koncentrace start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript klesá, dokud se součin open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket a open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket opět nerovná 10, start superscript, minus, 14, end superscript.
Jakmile reakce dosáhne nového rovnovážného stavu, víme, že:
  • open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, is greater than, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket protože přidaná kyselina zvýšila open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket. Roztok je tedy kyselý!
  • open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, is less than, 10, start superscript, minus, 7, end superscript, start text, M, end text, protože při upřednostnění zpětné reakce se snížila hodnota open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, aby došlo k návratu do rovnováhy.
Důležité je si uvědomit, že každá acidobazická reakce ve vodném roztoku může být popsána jako vyrovnávání rovnovážných koncentrací pro dosažení autoionizaci vody. To je opravdu užitečné, protože to znamená, že Rov. 1 a Rov. 2 může být aplikována na všechny acidobazické reakce ve vodných roztocích, ne pouze pro čistou vodu.

Autoionizace není zanedbatelná pro velmi zředěné roztoky kyselin a zásad

Autoionizace vody se obvykle uvádí při seznamování se s kyselinami a zásadami a je používán k odvození některých velmi užitečných rovnic, které jsme v tomto článku popisovali. Často ale počítáme open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket a start text, p, H, end text vodných roztoků, aniž bychom tento příspěvek autoionizace vody zahrnovali. Důvodem, proč to běžně můžeme udělat, je to, že autoionizace obvykle přispívá relativně málo ionty k celkovému open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket nebo open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket ve srovnání s ionty z přidané kyseliny nebo zásady.
Jediná situace, kdy si nelze zanedbávat autoionizaci vody, je takové, kdy je koncentrace kyseliny nebo zásady extrémně malá. V praxi to znamená, že musíme započítat příspěvek autoionizace, když je koncentrace start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript nebo start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript v rozmezí ~2 řádů (nebo méně) od start text, 10, end text, start superscript, minus, 7, end superscript, start text, M, end text. Ukažme si nyní na příkladu, jak spočítat start text, p, H, end text velmi zředěného kyselého roztoku.

Příklad 2: Výpočet start text, p, H, end text velmi zředěného roztoku

,Vypočítejme start text, p, H, end text roztoku start text, H, C, l, end text o koncentraci 6, comma, 3, dot, 10, start superscript, minus, 8, end superscript, start text, M, end text. start text, H, C, l, end text je silná kyselina, která plně disociuje, proto v roztoku start text, H, C, l, end text je koncentrace oxoniových iontů je také 6, comma, 3, dot, 10, start superscript, minus, 8, end superscript, start text, M, end text.

1. pokus: Zanedbání autoionizace vody

Pokud ignorujeme autoionizaci vody a jednoduše použijeme vzorec pro start text, p, H, end text, získáme:
pH=−log[H+]=−log[6,3⋅10−8]=7,20\begin{aligned}\text{pH}&=-\text{log}[\text H^+]\\ \\ &=-\text{log}[6{,}3 \cdot 10^{-8}]\\ \\ &=7{,}20\end{aligned}
Jak jednoduché! Máme vodný kyselý roztok s start text, p, H, end text větším než 7. Ale počkat.. To by odpovídalo zásaditému roztoku. To nemůže být správně!

2. pokus: Zahrnutí příspěvku autoionizace k open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket

Vzhledem k tomu, že je tento roztok extrémně zředěný, koncentrace oxoniových kationtů z kyseliny chlorovodíkové se blíží open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket příspěvku autoionizace vody. To znamená, že:
  • K open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket je nutné přidat i příspěvek od autoionizace vody.
  • Protože autoionizace vody je rovnovážná reakce, musíme vypočítat celkové open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket pomocí výrazu pro K, start subscript, start text, w, end text, end subscript:
K, start subscript, start text, w, end text, end subscript, equals, open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, equals, 1, comma, 0, dot, 10, start superscript, minus, 14, end superscript
x přispívá k rovnovážné koncentraci iontů start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript a start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, proto koncentrace v rovnovážném stavu budou následující:
open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, 6, comma, 3, dot, 10, start superscript, minus, 8, end superscript, start text, M, end text, plus, x
open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, equals, x
Dosazením rovnovážných koncentrací do vzorce pro K, start subscript, start text, w, end text, end subscript dostáváme:
Kw=(6,3⋅10−8 M+x)x=1,0⋅10−14=x2+6,3⋅10−8x\begin{aligned}K_\text{w} &=(6{,}3 \cdot 10^{-8}\,\text M+x)x=1{,}0\cdot10^{-14}\\ \\ &=x^2+6{,}3 \cdot 10^{-8}x\end{aligned}
Přeskupení tohoto výrazu tak, aby na levé straně byla 0 dává následující kvadratickou rovnici:
0, equals, x, squared, plus, 6, comma, 3, dot, 10, start superscript, minus, 8, end superscript, x, minus, 1, comma, 0, dot, 10, start superscript, minus, 14, end superscript
x můžeme vypočítat pomocí diskriminantu, který nám obecně pomáhá řešit kvadratické rovnice:
x, equals, 7, comma, 3, dot, 10, start superscript, minus, 8, end superscript, start text, M, end text, ;, minus, 1, comma, 4, dot, 10, start superscript, minus, 7, end superscript, start text, M, end text
Protože koncentrace start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript nemůže být záporná, můžeme ignorovat druhé řešení (to za středníkem). Když dosadíme první hodnotu x , abychom získali rovnovážnou koncentraci start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript a spočítali start text, p, H, end text, získáme:
pH=−log[H+]=−log[6,3⋅10−8+x]=−log[6,3⋅10−8+7,3⋅10−8]=−log[1,36⋅10−7]=6,87\begin{aligned}\text{pH}&=-\text{log}[\text H^+]\\ \\ &=-\text{log}[6{,}3 \cdot 10^{-8}+x]\\ \\ &=-\text{log}[6{,}3 \cdot 10^{-8}+7{,}3 \cdot 10^{-8}]\\ \\ &=-\text{log}[1{,}36 \cdot 10^{-7}]\\ \\ &=6{,}87\end{aligned}
Vidíme tedy, že jakmile zahrneme autoionizaci vody, náš velmi zředěný roztok start text, H, C, l, end text má slabě kyselé start text, p, H, end text. Wow!

Shrnutí

  • Ve vodě dochází k procesu zvanému autoionizace, při kterém se vytvoří ionty start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript a start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript.
  • Rovnovážná konstanta pro autoionizaci vody, K, start subscript, start text, w, end text, end subscript, které se často říká také iontový součin vody je při 25, degrees, start text, C, end text roven 10, start superscript, minus, 14, end superscript.
  • V neutrálním roztoku platí, že open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket
  • V kyselém roztoku platí, že open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, is greater than, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket
  • V zásaditém roztoku platí, že open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, is greater than, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket
  • Pro vodné roztoky při teplotě 25, degrees, start text, C, end text platí následující vztahy:
K, start subscript, start text, w, end text, end subscript, equals, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket, equals, 10, start superscript, minus, 14, end superscript
start text, p, H, end text, plus, start text, p, O, H, end text, equals, 14
  • Podíl autoionizace vody na koncentracích open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket a open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket se stává významný pro extrémně zředěné roztoky kyselin a bází.

Chceš se zapojit do diskuze?

Přihlášení
Zatím žádné příspěvky.
Umíš anglicky? Kliknutím zobrazíš diskuzi anglické verze Khan Academy.