Teorija

Ūdeņraža eksponents (pH)
Skābju – bāzu līdzsvaram ūdens sistēmās ir ļoti svarīga nozīme gan zinātniskajos pētījumos, gan rūpnieciskajos procesos, gan medicīnā, gan ikdienas dzīvē un sadzīvē. Tāpēc, lai atvieglotu aprēķinus un lai vienkāršotu informācijas uztveri, H+ jonu koncentrācijas vietā lieto ūdeņraža eksponentu pH, kuru atrod sekojoši:
 
pH=lgH3O+ vai vienkāršoti pH=lgH+
 
KH2O = H+OH=1.01014
No KH2O izteiksmes iegūstam, ka pH + pOH = 14
  
Hidroksīdjonu eksponentu pOH iegūst: pOH=lgOH
 
  
K_10_05_100.png
 
 
Ph aprēķināšana stipras skābes šķīdumā
Ūdens šķīdumos pH vērtība ir atkarīga no tajā izšķīdušās vielas spējas atdot protonus ūdens molekulai vai arī tos no ūdens molekulas atņemt. Saskaņā ar protolītu teoriju, par stipru skābi jāuzskata jebkura viela, kura ir spējīga atdot visus savus protonus ūdens molekulām un ir pilnīgi sadalījusies H3O+ un negatīvi lādētos anjonos:
HCl(g)+H2O(aq)H3O(aq)++Cl(aq)
 
Stipras skābes šķīdumā pH aprēķina:
pH=lgcA
 
cA ir skābes molārā koncentrācija (mol|/).
Ph aprēķināšana vājas skābes šķīdumā
Lielākais vairums vielu, kas veido skābus ūdens šķīdumus, ir vājas skābes. Vājās skābes ar ūdeni reaģē daļēji, jo ātri iestājas ķīmiskais līdzsvars un šķīdumā līdzās hidroksonija joniem atrodas arī šo savienojumu molekulas.
 
Daudzām ūdenī šķīstošām vielām ir bāzu īpašības, jo tās ir spējīgas atšķelt protonu no ūdens un līdz ar to producēt brīvus OH jonus. Piemēram: NH3(g)+H2O(aq)NH4+(aq)+OH(aq)
 
Līdzsvars šajā procesā iestājas ātri, process nenotiek līdz galam, un sistēmā vienlaicīgi eksistē gan NH3 molekulas, gan OH joni. Līdzsvara konstantes izteiksme ir šāda:
K=NH4+OHNH3
 
Vājas skābes pH aprēķina izmantojot līdzsvara konstantes:
pH=lgKalgC2,   lgKa apzīmē ar pKa un iegūstam izteiksmi pH aprēķināšanai vājas skābes šķīdumā:
pH=pKalgC2
 
 
Ph aprēķināšana stipras bāzes šķīdumā
Stipras bāzes ir spēcīgi protonu akceptori. Stipras bāzes arī ir jonu savienojumi, kuru kristāliskais režģis satur OH jonus, tā kā šie savienojumi nesastāv no molekulām, tad, šķīstot ūdenī, kristaliskā režģa mezglu punktos esošie joni pilnībā pāriet ūdens šķīdumā.
Izmantojot to, ka pH  + pOH = 14, pH izteiksme atšķaidīties stipras bāzes šķīdumiem ir:
pH=14pOH
vai  
pH=14+lgcb
 
Ph aprēķināšana vājas bāzes šķīdumā
pH aprēķināšanai vājas bāzes šķīdumā izmanto vājās bāzes disociācijas konstanti :
 
pH=14pKblgC2
 
Ph aprēķināšana amfolītu šķīdumiem
Amfolītu šķīdumiem vai sāļu ūdens šķīdumiem, kuros gan sāls katjoni, gan anjoni protolītiski mijiedarbojoties ar ūdeni, pH var aprēķināt:
 
pH=pKA1+pKA22
 
Svarīgi!
pH šajā gadījumā nav atkarīgs no koncentrācijas!
Atsauce:
A.Rauhvargers "Vispārīgā ķīmija" Zinātne, 1996. 162 -167lpp.