我们知道如果把水留在容器里不管
假设有些水
那么它会到达
自身解离的平衡
所以一部分水会变成一些氢离子
这些会粘上其它的水分子
变成H3O+
不过只要写成氢离子就行
氢离子其实是个游离的质子
加上氢氧根离子
同时我们也知道
在25°C的平衡状态下
记住啦
平衡常数和平衡反应
只由温度确定
没别的了
假设一个分子 当然啦
也是在25°C下
我们上上集讲过这个
平衡常数
我们来复习一下
就是产物的浓度
除以反应物的浓度
但在这里反应物只有水
而它是溶剂
如果反应物无处不在
你回想一下那个直观的例子
就知道它存在的概率是1
它就是无处不在
所以不用考虑它
或者你可以看成除以1之类的
这等于水的平衡常数
我们已知这个常数是10的-14次方
因为水单独存在时
氢离子浓度是10的-7次方
氢氧根的浓度也是10的-7次方
同时对它们取对数
如果你对Kw…
这是什么意思呢？
如果把p放在某个东西前面
就表示 对这个东西取负常用对数
取10^(-14)的负对数
10^(-14)的对数就是-14
所以它的负对数就是14
结果pKw就是14 就等于…
如果我把另一边也取负对数
我来算算
这就是对数的性质了
这就属于数学而不是化学的范畴了
所以是H+的对数乘以OH-
乘以咱们的氢氧根
这是等价的 只是对数运算
这等于 氢的负对数减去
或者你可以说是加上 OH-的负对数
来看看这是啥？
这就是pH嘛
它就是一个负对数
这是10的-7次方 对吧？
它的常用对数是-7
把负号提前
pH就等于7了
那这是啥呢？
看这儿
这就是咱们的pOH嘛
就是氢氧根浓度的负对数
当然喇 它的浓度也是10^(-7)
所以咱们的pOH等于负的浓度的对数-7
把负号提前
pOH等于7
于是你就得到这个pKw的小式子了
或者叫水解离的平衡常数的负对数
pKw等于
水的pH 加上水的pOH
而这个 在25°C
这得是个不变的常数
因为我们要开始捣乱
通过倒点酸或碱到水里头
所以25°C下 pKw为14
记住 只要温度不变
而你又没有对分子做太过分的事
平衡常数就不会变
所以我们才叫它常数嘛
铺垫了半天了
我们快想想如果我倒点酸进去
会发生什么…
假设我放的是盐酸
我换个创意点的颜色写吧
这儿有盐酸
它是个水溶液
我们都知道它是完全电离的
就是说 这儿只剩下氢离子
在这种情况下
它当然是和水分子黏在一块
形成水合氢离子
加上氯离子阴离子 或者叫负离子
就在那儿
假设我放1mol/L的…
或者
有时也可以写成1大写M的 【译者注：1M=1molar=1mol/L】
盐酸
那么本质上我在干嘛呢？
取1mol/L的盐酸
理论上就是
每升溶液里
有1mol的HCl
主要还是水啦
它是个水溶液嘛
每升水 对吧？
在这儿这些东西的浓度
会变成多少呢？
特别是
氢的浓度 会变成多少？
嗯… 它完全电离 对吧？
所以这个全部…
这不是可逆平衡反应
注意 我只画了单向的箭头指着右边
连个很小的左箭头都没有
盐酸是个强酸
那么如果溶液中有
1mol/L的HCl
你不会找到任何这个
你只能看到这些
所以溶液中氢离子的浓度
就等于1mol/L
当然溶液里面还有1mol/L的氯离子
不过不用管它
如果我之前没提水会电离
那么很容易就能算出来
这个溶液的pH
现在盐酸已经倒进去了
而pH就表示氢离子的浓度
又已知氢离子的浓度了
就是1molar 或者说1mol/L
那么pH就会等于
氢离子浓度的以10为底的负对数
浓度是1
10的几次方等于1呢？
嗯 任何数的0次方都等于1
10也是
因为0的负数就是0
所以你的pH就是0
如果这儿有1mol/L的盐酸
你把它都倒进水溶液里
啊 我意思是说
当我说1mol/L时
就表示已经放进去了
那么如果溶液的浓度是1mol/L
溶剂是水
它的pH就是0
这pH是0
没有任何酸在里面的水 pH等于7
我们把这个pH值称为中性
现在我们就假设有
1mol/L的盐酸 我们可以说…
我用红色吧 因为…
可以说水中的HCl的pH等于0
所以很明显pH越低酸性越强
我们已经在前面的视频里讲过了
现在我们算一下盐酸的pOH是多少
水溶液中的盐酸的pOH
嗯 这得回到勒夏特列原理 对吧？
回想一下之前提到的
这里只有纯水
如果把1mol/L的盐酸放进来
本质上我们就是把一堆
质子放进来了
我们大大地增大了氢离子的浓度
那勒夏特列原理就会说 噢
这不就是得要消耗很多氢氧根
反应就得往这个方向移动
这个平衡就会往这个方向移动
不过要记住
水自身电离的浓度只有10的-7次方
我们可是倒了一百万倍…
就是说这只占在千万分之一mol/L
现在我们要倒进去了 多少来着？
10的7次
我们把比那多一千万倍的氢离子
倒进水里
所以氢氧根都被耗光了
可能变成水了
所以氢氧根的浓度降低太多太多
因为我们真的倒了太多了
而这个的浓度会上升
因为它只能消耗一部分氢氧根
这儿并没那么多
这儿只有10^(-7)mol/L
而氢最后还是1mol/L
而如果它最后还是1mol/L
因为10^(-7)mol/L
本质上 你可以看成是
它全都被这东西耗光了
结果OH-的浓度会是多少呢？
嗯… 已知
25°C下水的pKw是14
且水的pKw是等于
溶液的pH 加pOH
而且盐酸pH是0 对吧？
我们有1mol/L的盐酸
那么1mol/L盐酸的pOH就是14
所以咱们这儿的pOH就等于14了
现在我们同样倒点碱进水里
再算一下它的pH是多少
倒一种强碱
我想你会发现它只是反过来
假设有氢氧化钾(KOH)
这是个强碱
所以它会在水里完全电离成钾离子
带正电
加上氢氧根离子
它会完全电离
如果这些全都在水溶液里
我写下来吧
水溶液 顾名思义就是在水里头 这不用说~
然后假设放1mol/L
记住 浓度很重要
你不能光说 哦 盐酸的pH就是0
不行
你得说1mol/L盐酸 pH是0
实际上我刚才也没写出来
我在这写一下吧 1mol/L
留给你们自己算算
2mol/L的盐酸的pH和pOH是多少
或者取10mol/L的盐酸
给你们算算它的pH
回过头来 我们有1mol/L氢氧化钾
1mol/L这个
它在水里完全电离
啥都不剩
那么OH-的的浓度是多少呢？
OH-的浓度是1mol/L
对吧？
如果你有1mol/L这个
就有1mol/L这个
因为这个在水里全都没了
那么pOH是多少？
pOH就是这个的负对数
1的对数是0
0的负数还是0
然后在这种情况下你的pH
嗯… 你可能会说
哦 它不就是氢的浓度嘛
虽然你并不知道氢离子的浓度是多少
但你知道当你倒了一堆这个后
它就会消耗一堆氢离子
所以氢离子就会减少很多
于是你可能会问 嗯… 那要怎么算？
好吧 你记得吧
25°C
水的平衡常数
等于pH加pOH
我们在视频一开始就铺垫了
所以14就等于pH加上0
0就是这里的pOH
所以pH就是14
那如果你有1mol/L…
这里我用了氢氧化钾
不过如果你有1mol/L的强碱
我写一下这个
1mol/L的强碱
记住 强在化学里是个正式的术语
表示完全电离
这儿pH为14 pOH为0
如果是1mol/L的强酸
如果某人声称自己有pH是0的东西
而且他们打算丢给你
你就应该谢绝或逃离
因为这很可能会伤害你的…
呃 跑题了
假设有1mol/L强酸
其pH为0 pOH为14
反正在下集我就会好好演示
可能会让你有一个印象
知道这是个绝对标度
这儿0就是你得到的酸度
14是通过pH计算得来的碱度
不过这不是重点
实际上可能比这高
也可能比这低
刚才那个例子是1mol/L强酸
假设现在是2mol/L的强酸
或者其实是10mol/L
可以吧？
假设氢的浓度是10mol/L
如果把10mol/L的强酸
加进水溶液里
我用mol/L 说明加了以后浓度是10
那pH是多少？
就等于10的以10为底的负对数
10的常用对数 就是1
10的1次方
所以这个对数等于-1
所以pH等于1
如果有10mol/L的
盐酸或硝酸 或类似的东西
好了 这集到此为止
下集见