Wiesz już, że woda - sama z siebie - Wiesz już, że woda - sama z siebie - ulega autodysocjacji. Cząsteczki wody są w równowadze chemicznej z jonami wodorowymi i hydroksylowymi (wodorotlenowymi). Czyli część cząsteczek wody "przemienia się" w jony wodorowe, o których wiemy, że w rzeczywistości występują jako jony hydroniowe - ponieważ przyłączają się do cząsteczek wody. Czyli mogę zapisać H3O+, ale zostawię po prostu H+. H+ to tak naprawdę czysty proton. Oprócz kationu wodorowego powstaje jon hydroksylowy. Wiesz już też co nieco na temat tego stanu równowagi w 25 stopniach Celsjusza. Pamiętaj, stała równowagi i reakcje równowagowe zależą tylko od temperatury. Od niczego więcej. Dla konkretnej cząsteczki. 25 stopni Celsjusza. Wiemy też - omawialiśmy to dwa filmy temu - że stała równowagi (tak dla przypomnienia) wyraża się jako stosunek iloczynu stężeń produktów do iloczynu stężeń substratów. W tym przypadku reagentem jest po prostu woda. Jest tu też rozpuszczalnikiem. Czyli w tym przypadku reagent jest... wszędzie! Czyli prawdopodobieństwo natknięcia się na reagent w tym przypadku wynosi 1. Zawsze jest, dlatego jej nie uwzględniasz. Możesz powiedzieć, że dzielisz w tym przypadku przez 1. To się równa stała równowagi reakcji autodysocjacji wody. Ta stała wynosi 10^(-)14. Ponieważ w czystej wodzie stężenie jonów wodorowych wynosi 10^(-)7 i tyle samo wynosi stężenie jonów hydroksylowych. Jeśli policzysz logarytm ze stałej równowagi, czyli pKw... Pamiętasz, co to było? Jeśli zapisujesz p przed czymś, to znaczy, że wyciągasz z tego ujemny logarytm. Liczymy ujemny logarytm z 10^(-)14. Logarytm dziesiętny z 10^(-)14 wynosi (-)14. Czyli ujemny logarytm wynosi 14. To znaczy, że pKw = 14. Policzę teraz ujemny logarytm z liczb po prawej stronie równania. To taka właściwość logarytmu. To bardziej matematyka niż chemia. Logarytm z [H+] plus logarytm z [OH-]. To jest to samo. To jest to samo, co po lewej stronie równania. Log 10^(-)14 = log 10^(-)7 + log 10^(-)7 A co to jest? To jest pH, czyli ujemny logarytm ze stężenia jonów wodorowych. To jest 10^(-)7. To jest 10^(-)7. Logarytm z tego wynosi (-)7. A ujemny logarytm, czyli pH? pH = 7 A co to jest? To tutaj. To jest pOH. Ujemny logarytm ze stężenia jonów hydroksylowych. To stężenie także wynosi 10^(-)7. Czyli pOH równa się 7. Ujemny logarytm z 10^(-)7 wynosi 7. Powstał nam tutaj taki wzór. pKw, czyli ujemny logarytm ze stałej równowagi reakcji dysocjacji wody, jest równe sumie wartości pH i pOH wody. W 25 stopniach Celsjusza ta wartość jest stała, niezmienna. A my sprawdzimy, co się stanie, kiedy będziemy dodawać do wody kwasy i zasady. Wartośc pKw w 25stC zawsze będzie wynosiła 14. Pamiętaj, dopóki temperatura się nie zmienia i nie mącisz za dużo w mieszance cząsteczek, stała równowagi nie zmienia się. Dlatego nazywa się stała - bo jest stała. To teraz, kiedy już to wszystko wiesz, pomyślimy chwilę, co się dzieje, kiedy do wody dodajemy kwas chlorowodorowy (solny). dodajemy kwas chlorowodorowy (solny). Podejdę do pisania bardziej twórczo i użyję kilku kolorów. Mamy kwas solny. W środowisku wodnym. Wiemy, że ten kwas dysocjuje całkowice. To znaczy, że w wodzie pozostają z niego tylko jony wodorowe (które przyłączają się do cząsteczek wody, tworząc jony hydroniowe) oraz jony chlorkowe (aniony chlorkowe). oraz jony chlorkowe (aniony chlorkowe). Powiedzmy, że mamy roztwór o stężeniu molowym 1 mol/dm3. Inaczej zapisujemy to jako 1M. Kwas solny o stężeniu 1M. Co tak naprawdę robię? Biorę 1M kwas solny, czyli biorę taki roztwór, w którym jest 1 mol kwasu na 1 litr roztworu. Objętość tego roztworu to głównie objętość wody. To jest wodny roztwór. Czyli na 1 litr roztworu... Jakie będzie stężenie tych jonów w roztworze? Albo po kolei. Jakie jest stężenie jonów H+ w tym roztworze? Kwas zdysocjował całkowicie. To nie jest reakcja równowagowa. Pamiętaj. Narysowałem strzałkę tylko w prawą stronę. Tego kwasu nie została nawet ociupinka. Bo to jest mocny kwas - kwas solny. Jeśli włożysz 1 mol HCl do wody, nie zobaczysz go już. Po kwasie zostanie tylko to. Czyli stężenie jonów wodorowych w tym roztworze jest równe 1M. Tak samo stężenie jonów chlorkowych wynosi 1M. Nie powiedziałem tego jeszcze, ale byłoby interesujące, gdybyśmy obliczyli pH tego roztworu. Mamy teraz w wodzie kwas chlorowodorowy. Do określenia pH potrzebuję znać stężenie jonów wodorowych. Do określenia pH potrzebuję znać stężenie jonów wodorowych. Znamy już stężenie jonów wodorowych. Wynosi ono 1M, czyli 1 mol HCl jest w 1 dm3 roztworu. Wartość pH to ujemny logarytm ze stężenia jonów wodorowych. Czyli -log 1. Do jakiej potęgi trzeba podnieść 10, żeby wyszło 1? Każda liczba podniesiona do potęgi 0 daje 1. Czyli to się równa 0. pH tego roztworu wynosi 0. Jeśli masz kwas solny o stężeniu 1M, to znaczy, że miałeś HCl i wpuściłeś go do wody. Wpuściłeś go tyle, że stężenie roztworu wynosi 1 mol/dm3. Jeśli mamy roztwór HCl o stężeniu 1M, w którym rozpuszczalnikiem jest woda, to jego pH wynosi 0. pH = 0 pH = 0 pH wody bez dodatków wynosiło 7. Ale tyle jest w przypadku czystej wody. Teraz już wiemy, że po dodaniu do wody kwasu solnego, pH roztworu będzie wynosiło 0. Czyli im niższe pH, tym bardziej kwasowy roztwór. Analizowaliśmy to w poprzednim filmie. Sprawdźmy teraz, jaka jest wartość pOH badanego roztworu. pOH kwasu chlorowodorowego w środowisku wodnym. Wracamy tutaj do reguły Le Chateliera. Spójrzmy, o czym mówiliśmy wcześniej. Spójrzmy, o czym mówiliśmy wcześniej. To tutaj, to czysta woda. Jeśli wkładamy do niej 1 mol chlorowodoru, tak naprawdę dostarczamy miliony jonów wodorowych. tak naprawdę dostarczamy miliony jonów wodorowych. Znacząco zwiększamy stężenie tych jonów. A zgodnie z regułą Le Chateliera oznacza to, że wzrost liczby jonów wodorowych spowoduje większe zużycie jonów wodorotlenowych i przesunie równowagę reakcji w tę stronę. Ale pamiętaj, woda sama z siebie daje 10^(-)7 mola jonów wodorowych na litr. Jedna dziesięciomilionowa mola H+ na każdy litr wody. A my wkładamy tutaj 1 mol HCl! A my wkładamy tutaj 1 mol HCl! Czyli 10 milionów razy więcej jonów H+ niż jest ich w czystej wodzie. Wszystkie jony OH- zostaną zużyte w reakcji. Staną się wodą. Stężenie tych jonów drastycznie spadnie, bo dodaliśmy bardzo dużo jonów H+. A stężenie tych jonów wzrośnie, ponieważ jonów OH- nie jest dużo. nie jest dużo. Jest ich zaledwie 10^(-)7 mola na litr. Czyli tak właściwie tego będzie na koniec 1 mol na litr. I skończy się na tym, że stężenie roztworu będzie wynosiło 1 mol/dm3. W zasadzie ta ilość, 10^(-)7 mola/dm3, nie ma już znaczenia. A ile wynosi wartość pOH w tym przypadku? Wiesz już, że pK wody wynosi 14 w 25 stopniach Celsjusza. Ponadto wiesz, że pKw = pH + pOH. pH tego roztworu wynosi 0, tak? Mamy kwas solny o stężeniu 1 mol/dm3. W takim razie pOH tego roztworu wynosi 14. W takim razie pOH tego roztworu wynosi 14. A teraz przyjrzymy się roztworowi zasady i określimy jego pH. Mocna zasada... Pewnie zauważyłeś, że to po prostu odwrotny przykład. Weźmy na przykład wodorotlenek potasu. To mocna zasada. Skoro jest mocną zasadą, to w wodzie dysocjuje całkowicie na kationy potasu i aniony wodorotlenowe. Dysocjuje całkowicie. Wsypałem KOH do wody. Powinienem to zaznaczyć, że to roztwór wodny. że to roztwór wodny. Roztwór wodny - czyli jesteśmy w wodzie :) Mamy jednomolowy roztwór wodorotlenku potasu. Pamiętaj o stężeniu! To ważne. Nie możesz tak po prostu powiedzieć, że pH kwasu solnego wynosi 0. Nie możesz tak po prostu powiedzieć, że pH kwasu solnego wynosi 0. To nieprawda. Możesz powiedzieć tylko, że pH kwasu solnego o stężeniu 1 mol/dm3 wynosi 0. Nie zaznaczyłem tego wcześniej. Zapiszę to: 1 mol/dm3. Zapiszę to: 1 mol/dm3. Zapiszę to: 1 mol/dm3. Spróbuj wyznaczyć, ile wynosi pH lub pOH kwasu solnego o stężeniu 2 mol/dm3. Albo o stężeniu 10 mol/dm3. Sprawdź, jakie wartości pH otrzymasz. Ale my mamy tu roztwór wodorotlenku potasu o stężeniu 1 mol/dm3. Mamy 1 mol KOH. KOH ulega całkowitej dysocjacji, kiedy jest w wodzie. Czyli nie ma już w wodzie KOH. Jakie jest stężenie jonów OH-? Skoro dysocjacja jest całkowita, to jonów OH- powinno być 1 mol. Zgadza się? Jeśli masz 1mol/dm3 KOH, to po dysocjacjia masz 1 mol/dm3 jonów OH-. Ponieważ KOH w wodzie przestaje istnieć jako KOH. Jakie jest więc pOH tego roztworu? Jakie jest więc pOH tego roztworu? pOH to ujemny logarytm ze stężenia jonów OH- w roztworze. Logarytm dzisiętny z 1 wynosi 0. Ujemny logarytm to (-)0, czyli 0. A jaka jest w tej sytuacji wartość pH? Możesz powiedzieć, że nie znasz stężenia jonów wodorowych. Może nie znasz tego stężenia, ale wiesz, że kiedy w roztworze pojawia się dużo jonów OH-, to one wyłapują jony H+ i liczba jonów wodorowych maleje. Jak to zmierzyć? Pamiętaj, masz 25 stopni Celsjusza. Znasz wartość stałej równowagi dysocjacji wody i zależność pK = pH + pOH. Pokazywałem to na początku filmu. 14 = pH + 0. W naszym przypadku pOH = 0. Czyli pH = 14. Czyli jeśli masz roztwór mocnej zasady (ja użyłem KOH) o stężeniu 1 mol/dm3... Zapiszę to. Mocna zasada, 1 mol/dm3. Pamiętaj, że słowo "mocna" ma swoje chemiczne znaczenie. Oznacza, że coś dysocjuje całkowicie. pH wynosi 14, a pOH wynosi 0. Natomiast tutaj masz roztwór mocnego kwasu o stężeniu 1 mol/dm3. Jeśli ktoś będzie chciał rzucić w ciebie czymś o pH równym 0, powinieneś stanowczo się sprzeciwić :) To mogłoby cię poważnie skrzywdzić. Masz więc kwas o stężeniu 1 mol/dm3. pH tego roztworu wynosi 0, a pOH wynosi 14. Może w następnym filmie pokażę ci jeszcze jakieś przykłady. Te zapiski moga powodować, że pomyślisz, że to jest jakaś skala absolutna. Że pH=0 to najbardziej kwasowy roztwór, a pH=14 to najbardziej zasadowy roztwór z możliwych. Że pH=0 to najbardziej kwasowy roztwór, a pH=14 to najbardziej zasadowy roztwór z możliwych. Ale tak nie jest. Możesz otrzymać pH wyższe od 14 i niższe od 0. To były tylko wartości dla roztworów o stężeniu 1 mol/dm3. Pomyśl, co będzie, jak roztwór będzie miał stężenie 2 mol/dm3 albo 10 mol/dm3. albo 10 mol/dm3. Powiedzmy, że masz stężenie jonów wodorowych równe 10 mol/dm3. Masz 10 moli mocnego kwasu, które wkładasz do 1 litra wody. Czyli stężenie jest 10 mol/dm3. Ile wynosi pH takiego roztworu? pH = -log10 Logarytm z 10 wynosi 1. Bo 10 do potęgi 1 = 10. Ale ujemny logarytm z 10 to (-)1. Czyli pH = (-)1! Takie jest pH mocnego kwasu o stężeniu 10 mol/dm3! To tyle na dziś, do zobaczenia w następnym filmie!