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\N【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