Главные идеи
Шкала pH измеряет кислотность в логарифмическом масштабе. Сильные кислоты и основания диссоциируют полностью, слабые — частично, а буферный раствор противостоит изменению pH.
- pH = −log₁₀[H⁺], а при 25 °C pH + pOH = 14. Каждая единица pH — десятикратное изменение [H⁺].
- Сильная кислота даёт [H⁺], равную её концентрации. Слабая кислота при малой диссоциации даёт [H⁺] ≈ √(K_a·C).
- Буфер — это слабая кислота с сопряжённым основанием. Уравнение Хендерсона — Хассельбальха: pH = pKa + log₁₀([A⁻] ÷ [HA]).
- В точке эквивалентности титрования количество кислоты равно количеству основания: M_aV_a = M_bV_b для реакции один к одному.
Основные формулы
pH = −log₁₀[H⁺]pH + pOH = 14 (25 °C)K_a = [H⁺][A⁻] ÷ [HA][H⁺] ≈ √(K_a·C)pH = pKa + log₁₀([A⁻] ÷ [HA])M_aV_a = M_bV_b
Разобранный пример
Для 0,10 М уксусной кислоты с K_a = 1,8 × 10⁻⁵ [H⁺] = √(1,8 × 10⁻⁵ × 0,10) = 1,3 × 10⁻³ М, значит pH = 2,87. Буфер из 0,20 М уксусной кислоты и 0,10 М ацетата (pKa = 4,74) имеет pH = 4,74 + log(0,10 ÷ 0,20) = 4,74 − 0,30 = 4,44.
Частые ошибки
- Рассмотрение слабой кислоты так, как будто она диссоциирует полностью.
- Подстановка в отношение Хендерсона — Хассельбальха кислоты над основанием вместо основания над кислотой.
- Забывание того, что pH логарифмический: pH 3 в десять раз кислее pH 4, а не на 25 %.
Практика
Проверьте себя на тренировочных вопросах по этой теме: Кислоты, основания и буферы