Lärandemål
- Definiera vattnets jonproduktkonstant.
- Definiera sur lösning.
- Definiera basisk lösning.
- Använd konstanten för att beräkna eller när den andra är känd.
Vad finns inuti?
En gång i tiden kunde man ta bort de små locken på toppen av ett bilbatteri och kontrollera tillståndet hos svavelsyran inuti. Om den blev låg kunde man tillsätta mer syra. Men svavelsyra är en farlig sak, så batterierna är nu förseglade för att skydda människor. På grund av syrans farliga natur är det ingen bra idé att skära i ett batteri för att se hur det ser ut – du kan få syrabrännskador.
Vattnets jonprodukt
Vattnets självidentifiering (den process där vatten joniseras till hydroniumjoner och hydroxidjoner) förekommer i mycket begränsad omfattning. När två vattenmolekyler kolliderar kan det ske en överföring av en vätejon från den ena molekylen till den andra. Produkterna är en positivt laddad hydroniumjon och en negativt laddad hydroxidjon.
Vi använder ofta den förenklade formen av reaktionen:
Gjämviktskonstanten för vattnets självidentifiering kallas jonprodukt för vatten och ges symbolen 
.
Ionprodukten för vatten 
är den matematiska produkten av koncentrationen av vätejoner och hydroxidjoner. Observera att H 2 O inte ingår i uttrycket för jonprodukten eftersom det är en ren vätska. Värdet för är mycket litet, i enlighet med en reaktion som gynnar reaktanterna. Vid 25°C är det experimentellt bestämda värdet av i rent vatten 1,0 × 10 -14 .
I rent vatten är koncentrationerna av väte- och hydroxidjoner lika stora. Rent vatten eller någon annan vattenlösning där detta förhållande gäller sägs vara neutralt. För att hitta molariteten för varje jon tas kvadratroten av .
En sur lösning är en lösning där koncentrationen av vätejoner är större än koncentrationen av hydroxidjoner. Till exempel joniseras väteklorid för att producera H +- och Cl -joner när den löses upp i vatten.
Detta ökar koncentrationen av H +-joner i lösningen. Enligt LeChâteliers princip tvingas jämvikten som representeras av 
åt vänster, mot reaktanten. Som ett resultat av detta minskar koncentrationen av hydroxidjoner.
En basisk lösning är en lösning där koncentrationen av hydroxidjoner är större än koncentrationen av vätejoner. Fast kaliumhydroxid dissocieras i vatten för att ge kaliumjoner och hydroxidjoner.
Ökningen av koncentrationen av OH – joner orsakar en minskning av koncentrationen av H + joner och jonprodukten av förblir konstant
Exempelproblem: Användning av för en vattenlösning
Hydrochloridsyra (HCl) är en stark syra, vilket innebär att den joniseras till 100 % i lösning. Vad är den och den i en lösning av 2,0 × 10 3 M HCl?
Steg 1: Lista de kända värdena och planera problemet .
Känd
- = 2,0 × 10 -3 M
Okänd
- = ? M
- = ? M
Eftersom HCl är 100 % joniserat kommer koncentrationen av H+-joner i lösningen att vara lika med den ursprungliga koncentrationen av HCl. Varje HCl-molekyl som ursprungligen var närvarande joniseras till en H + -jon och en Cl -jon. Koncentrationen av OH – kan sedan bestämmas från och .
Steg 2: Lös .
Steg 3: Tänk på ditt resultat.
Den är mycket högre än den eftersom lösningen är sur. Liksom för andra jämviktskonstanter brukar enheten för utelämnas.
Sammanfattning
- Vattnets självidonisering beskrivs och en joniseringskonstant för processen anges.
- Acida och basiska lösningar definieras.
- Beräkningar med hjälp av illustreras.
Praktik
Läs de två första sidorna i denna handout om jonisering av vatten och gör dessa övningsproblem.
Granskning
- Vad är en sur lösning?
- Vad är en basisk lösning?
- Vad är en lösning som har en av
?
Glossar
- sur lösning: En lösning där koncentrationen av vätejoner är större än koncentrationen av hydroxidjoner.
- basisk lösning: En lösning där koncentrationen av hydroxidjoner är större än koncentrationen av vätejoner.
- vattnets jonprodukt : Den matematiska produkten av koncentrationen av vätejoner och hydroxidjoner.
- vattnets självjonisering: Processen där vatten joniseras till hydroniumjoner och hydroxidjoner.