Zapisy na kursy całoroczne z chemii - przygotowanie do matury - otwarte
Korepetytor Hamera
Wróć na blog

Obliczanie pH, słabe kwasy i bufory - matura z chemii

Obliczenia z pH wyglądają groźnie, dopóki nie zauważysz, że to zawsze ten sam schemat. Inaczej liczysz mocny kwas, inaczej słaby, a bufor ma swój własny, wygodny wzór. Przejdźmy przez wszystkie trzy przypadki.

Najpierw definicja, bo od niej wszystko zależy

pH = −log[H+]     pOH = −log[OH−]     pH + pOH = 14

To ostatnie równanie (w 25 stopniach) ratuje życie, gdy zadanie daje ci stężenie jonów OH−, a pyta o pH. Liczysz pOH, odejmujesz od 14 i gotowe.

Skala pH 0247101214 kwasowe obojętne zasadowe
Skala pH w 25 stopniach. Każda jednostka to dziesięciokrotna zmiana stężenia jonów H+.

Przypadek 1: mocny kwas lub mocna zasada

Mocne elektrolity dysocjują praktycznie całkowicie. Stężenie jonów H+ jest więc równe stężeniu kwasu (dla kwasu jednoprotonowego).

Zadanie rozwiązane

Oblicz pH roztworu HCl o stężeniu 0,01 mol/dm3.

HCl dysocjuje całkowicie, więc [H+] = 0,01 = 10−2.

pH = −log(10−2) = 2
Uwaga na kwasy dwuprotonowe, na przykład H2SO4. Tam [H+] jest w przybliżeniu dwa razy większe od stężenia kwasu.

Przypadek 2: słaby kwas

Słaby kwas dysocjuje tylko częściowo. Tu wchodzi stała dysocjacji Ka:

Ka = [H+][A−] / [HA]

Jeśli stopień dysocjacji jest mały, korzystasz z wygodnego przybliżenia:

[H+] ≈ √(Ka · C)

Zadanie rozwiązane

Oblicz pH roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,1 mol/dm3. Ka = 1,8 · 10−5.

Krok 1. Podstaw do przybliżenia:

[H+] = √(1,8·10−5 · 0,1) = √(1,8·10−6) ≈ 1,34·10−3

Krok 2. Policz pH:

pH = −log(1,34·10−3) ≈ 2,87

Porównaj z mocnym kwasem o tym samym stężeniu, który miałby pH = 1. Słaby kwas daje wyraźnie wyższe pH, bo jonów H+ jest dużo mniej.

Przypadek 3: bufor

Bufor to mieszanina słabego kwasu i jego soli (albo słabej zasady i jej soli). Opiera się zmianom pH. Liczysz go wzorem Hendersona i Hasselbalcha:

pH = pKa + log( [A−] / [HA] )

gdzie [A−] to stężenie soli (zasady sprzężonej), a [HA] to stężenie kwasu.

Zadanie rozwiązane

Bufor zawiera 0,2 mol/dm3 kwasu octowego i 0,2 mol/dm3 octanu sodu. Ka = 1,8 · 10−5.

Krok 1. pKa = −log(1,8·10−5) ≈ 4,74.

Krok 2. Stężenia kwasu i soli równe, więc log(1) = 0.

pH = 4,74 + 0 = 4,74

Gdy kwasu i soli jest tyle samo, pH bufora jest po prostu równe pKa. To częsta podpucha na maturze, ktoś liczy długo, a wynik widać od razu.

Szybki schemat decyzyjny

  • Mocny kwas lub zasada: stężenie jonów wprost ze stężenia, potem log.
  • Słaby kwas: [H+] = √(Ka·C), potem log.
  • Bufor: Henderson i Hasselbalch, pH = pKa + log(sól/kwas).
  • Dali OH−: policz pOH, odejmij od 14.

Cztery linijki, a pokrywają większość zadań z pH na rozszerzonej. Wydrukuj sobie i rozwiąż dziesięć zadań pod rząd, wejdzie w nawyk. Jeśli chcesz przerobić obliczenia z pH z kimś, kto pokaże Ci, gdzie ludzie tracą punkty, zobacz nasze kursy z chemii do matury.