Learning Objectives
- Määritä veden ionituotosvakio.
- Määrittele hapan liuos.
- Määrittele emäksinen liuos.
- Käytä vakion laskemiseen tai kun toinen tiedetään.
Mitä on sisällä?
Aikanaan saattoi ottaa pienet korkit pois auton akun päältä ja tarkistaa sisällä olevan rikkihapon kunnon. Jos se kävi vähiin, voit lisätä happoa. Rikkihappo on kuitenkin vaarallista ainetta, joten akut on nykyään sinetöity ihmisten suojelemiseksi. Koska happo on vaarallista, ei ole hyvä idea leikata akkua nähdäkseen, miltä se näyttää – voit saada happopalovammoja.
Veden ionituotos
Veden itseionisoitumista (prosessi, jossa vesi ionisoituu hydroniumioneiksi ja hydroksidi-ioneiksi) tapahtuu hyvin rajoitetusti. Kun kaksi vesimolekyyliä törmää toisiinsa, voi tapahtua vetyionin siirtyminen yhdestä molekyylistä toiseen. Tuotteet ovat positiivisesti varautunut hydroniumioni ja negatiivisesti varautunut hydroksidi-ioni.
Käytämme usein reaktion yksinkertaistettua muotoa:
Veden itseionisoitumisen tasapainovakiota kutsutaan veden ionituotteeksi, ja sille annetaan symboli 
.
Veden ionituote 
on vetyionien ja hydroksidi-ionien pitoisuuksien matemaattinen tulo. Huomaa, että H 2 O ei sisälly ionituotteen lausekkeeseen, koska se on puhdas neste. Arvo on hyvin pieni, mikä vastaa reaktiota, joka suosii reagoivia aineita. Kokeellisesti määritetty arvo puhtaassa vedessä 25 °C:ssa on 1,0 × 10 -14 .
Puhtaassa vedessä vety- ja hydroksidi-ionien pitoisuudet ovat yhtä suuret. Puhdasta vettä tai muuta vesiliuosta, jossa tämä suhde pätee, sanotaan neutraaliksi. Kunkin ionin molaarisuuden löytämiseksi otetaan neliöjuuri :sta.
Hapan liuos on liuos, jossa vetyionien pitoisuus on suurempi kuin hydroksidi-ionien pitoisuus. Esimerkiksi vetykloridi ionisoituu liuetessaan veteen tuottaen H + – ja Cl -ioneja.
Tällöin H + -ionien pitoisuus liuoksessa kasvaa. LeChâtelierin periaatteen mukaan 
edustama tasapaino pakotetaan vasemmalle, reagoivan aineen suuntaan. Tämän seurauksena hydroksidi-ionin pitoisuus pienenee.
Emäksinen liuos on liuos, jossa hydroksidi-ionien pitoisuus on suurempi kuin vetyionien pitoisuus. Kiinteä kaliumhydroksidi dissosioituu vedessä kaliumioneiksi ja hydroksidi-ioneiksi.
OH – ionien konsentraation kasvu aiheuttaa H + -ionien konsentraation pienenemisen ja ionituotteen of pysyy vakiona
Esimerkkitehtävä: :n käyttö vesiliuoksessa
Kloorivetyhappo (HCl) on vahva happo, eli se ionisoituu 100 %:sti liuoksessa. Mikä on ja the liuoksessa, jossa on 2,0 × 10 3 M HCl?
Vaihe 1: Luettele tunnetut arvot ja suunnittele ongelma .
Tunnetut
- = 2,0 × 10 -3 M
Tuntematon
- = ? M
- = ? M
Koska HCl on 100-prosenttisesti ionisoitunut, H + -ionien pitoisuus liuoksessa on yhtä suuri kuin HCl:n alkuperäinen pitoisuus. Jokainen alun perin läsnä ollut HCl-molekyyli ionisoituu yhdeksi H + – ioniksi ja yhdeksi Cl – ioniksi. OH – konsentraatio voidaan sitten määrittää ja .
Vaihe 2: Ratkaise .
Vaihe 3: Pohdi tulostasi.
Tulos on paljon suurempi kuin ,
, koska liuos on hapan. Kuten muidenkin tasapainovakioiden kohdalla, :n yksikkö jätetään yleensä pois.
Yhteenveto
- Kuvaillaan veden itseionisoituminen ja ilmoitetaan prosessin ionisaatiovakio.
- Määritellään happamat ja emäksiset liuokset.
- Kuvitetaan laskutoimitukset, joissa käytetään :ta.
Harjoitus
Lue tämän käsikirjan kaksi ensimmäistä sivua veden ionisaatiosta ja tee nämä harjoitustehtävät.
Kertaus
- Mikä on hapan liuos?
- Mikä on emäksinen liuos?
- Mikä on liuoksen, jonka a on
?
Sanasto
- hapan liuos: Liuos, jossa vetyionien pitoisuus on suurempi kuin hydroksidi-ionien pitoisuus.
- emäksinen liuos: Liuos, jossa hydroksidi-ionien konsentraatio on suurempi kuin vetyionien konsentraatio.
- veden ionituotos : Vetyionien ja hydroksidi-ionien konsentraatioiden matemaattinen tuote.
- veden itseionisoituminen: Prosessi, jossa vesi ionisoituu hydroniumioneiksi ja hydroksidi-ioneiksi.