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pH, pOH of Strong Acids and Bases : Calculating the pH or pOH of strong acids and bases.
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- 我們知道如果把水留在容器裏不管
- 假設有些水
- 那麽它會到達
- 自身解離的平衡
- 所以一部分水會變成一些氫離子
- 這些會粘上其它的水分子
- 變成H3O+
- 不過只要寫成氫離子就行
- 氫離子其實是個遊離的質子
- 加上氫氧根離子
- 同時我們也知道
- 在25°C的平衡狀態下
- 記住啦
- 平衡常數和平衡反應
- 只由溫度確定
- 沒別的了
- 假設一個分子 當然啦
- 也是在25°C下
- 我們上上集講過這個
- 平衡常數
- 我們來複習一下
- 就是產物的濃度
- 除以反應物的濃度
- 但在這裡反應物只有水
- 而它是溶劑
- 如果反應物無處不在
- 你回想一下那個直觀的例子
- 就知道它存在的機率是1
- 它就是無處不在
- 所以不用考慮它
- 或者你可以看成除以1之類的
- 這等於水的平衡常數
- 我們已知這個常數是10的-14次方
- 因爲水單獨存在時
- 氫離子濃度是10的-7次方
- 氫氧根的濃度也是10的-7次方
- 同時對它們取對數
- 如果你對Kw…
- 這是什麽意思呢？
- 如果把p放在某個東西前面
- 就表示 對這個東西取負常用對數
- 取10^(-14)的負對數
- 10^(-14)的對數就是-14
- 所以它的負對數就是14
- 結果pKw就是14 就等於…
- 如果我把另一邊也取負對數
- 我來算算
- 這就是對數的性質了
- 這就屬於數學而不是化學的範疇了
- 所以是H+的對數乘以OH-
- 乘以咱們的氫氧根
- 這是等價的 只是對數運算
- 這等於 氫的負對數減去
- 或者你可以說是加上 OH-的負對數
- 來看看這是啥？
- 這就是pH嘛
- 它就是一個負對數
- 這是10的-7次方 對吧？
- 它的常用對數是-7
- 把負號提前
- pH就等於7了
- 那這是啥呢？
- 看這兒
- 這就是咱們的pOH嘛
- 就是氫氧根濃度的負對數
- 當然喇 它的濃度也是10^(-7)
- 所以咱們的pOH等於負的濃度的對數-7
- 把負號提前
- pOH等於7
- 於是你就得到這個pKw的小式子了
- 或者叫水解離的平衡常數的負對數
- pKw等於
- 水的pH 加充填水的pOH
- 而這個 在25°C
- 這得是個不變的常數
- 因爲我們要開始搗亂
- 通過倒點酸或堿到水裏頭
- 所以25°C下 pKw爲14
- 記住 只要溫度不變
- 而你又沒有對分子做太過分的事
- 平衡常數就不會變
- 所以我們才叫它常數嘛
- 鋪墊了半天了
- 我們快想想如果我倒點酸進去
- 會發生什麽…
- 假設我放的是氫氯酸
- 我換個創意點的顏色寫吧
- 這兒有氫氯酸
- 它是個水溶液
- 我們都知道它是完全遊離的
- 就是說 這兒只剩下氫離子
- 在這種情況下
- 它當然是和水分子黏在一塊
- 形成鋞離子
- 加上氯離子陰離子 或者叫負離子
- 就在那兒
- 假設我放1mol/L的…
- 或者
- 有時也可以寫成1大寫M的\N【譯者注：1M=1molar=1mol/L】
- 氫氯酸
- 那麽本質上我在幹嘛呢？
- 取1mol/L的氫氯酸
- 理論上就是
- 每升溶液裏
- 有1mol的HCl
- 主要還是水啦
- 它是個水溶液嘛
- 每升水 對吧？
- 在這兒這些東西的濃度
- 會變成多少呢？
- 特別是
- 氫的濃度 會變成多少？
- 嗯… 它完全遊離 對吧？
- 所以這個全部…
- 這不是可逆平衡反應
- 注意 我只畫了單向的箭頭指著右邊
- 連個很小的左箭頭都沒有
- 氫氯酸是個強酸
- 那麽如果溶液中有
- 1mol/L的HCl
- 你不會找到任何這個
- 你只能看到這些
- 所以溶液中氫離子的濃度
- 就等於1mol/L
- 當然溶液裏面還有1mol/L的氯離子
- 不過不用管它
- 如果我之前沒提水會遊離
- 那麽很容易就能算出來
- 這個溶液的pH
- 現在氫氯酸已經倒進去了
- 而pH就表示氫離子的濃度
- 又已知氫離子的濃度了
- 就是1molar 或者說1mol/L
- 那麽pH就會等於
- 氫離子濃度的以10爲底的負對數
- 濃度是1
- 10的幾次方等於1呢？
- 嗯 任何數的0次方都等於1
- 10也是
- 因爲0的負數就是0
- 所以你的pH就是0
- 如果這兒有1mol/L的氫氯酸
- 你把它都倒進水溶液裏
- 啊 我意思是說
- 當我說1mol/L時
- 就表示已經放進去了
- 那麽如果溶液的濃度是1mol/L
- 溶劑是水
- 它的pH就是0
- 這pH是0
- 沒有任何酸在裏面的水 pH等於7
- 我們把這個pH值稱爲中性
- 現在我們就假設有
- 1mol/L的氫氯酸 我們可以說…
- 我用紅色吧 因爲…
- 可以說水中的HCl的pH等於0
- 所以很明顯pH越低酸性越強
- 我們已經在前面的影片裏講過了
- 現在我們算一下氫氯酸的pOH是多少
- 水溶液中的氫氯酸的pOH
- 嗯 這得回到勒夏特列原理 對吧？
- 回想一下之前提到的
- 這裡只有純水
- 如果把1mol/L的氫氯酸放進來
- 本質上我們就是把一堆
- 質子放進來了
- 我們大大地增大了氫離子的濃度
- 那勒夏特列原理就會說 噢
- 這不就是得要消耗很多氫氧根
- 反應就得往這個方向移動
- 這個平衡就會往這個方向移動
- 不過要記住
- 水自身遊離的濃度只有10的-7次方
- 我們可是倒了一百萬倍…
- 就是說這只占在千萬分之一mol/L
- 現在我們要倒進去了 多少來著？
- 10的7次
- 我們把比那多一千萬倍的氫離子
- 倒進水裏
- 所以氫氧根都被耗光了
- 可能變成水了
- 所以氫氧根的濃度降低太多太多
- 因爲我們真的倒了太多了
- 而這個的濃度會擧升
- 因爲它只能消耗一部分氫氧根
- 這兒並沒那麽多
- 這兒只有10^(-7)mol/L
- 而氫最後還是1mol/L
- 而如果它最後還是1mol/L
- 因爲10^(-7)mol/L
- 本質上 你可以看成是
- 它全都被這東西耗光了
- 結果OH-的濃度會是多少呢？
- 嗯… 已知
- 25°C下水的pKw是14
- 且水的pKw是等於
- 溶液的pH 加pOH
- 而且氫氯酸pH是0 對吧？
- 我們有1mol/L的氫氯酸
- 那麽1mol/L氫氯酸的pOH就是14
- 所以咱們這兒的pOH就等於14了
- 現在我們同樣倒點堿進水裏
- 再算一下它的pH是多少
- 倒一種強堿
- 我想你會發現它只是反過來
- 假設有氫氧化鉀(KOH)
- 這是個強堿
- 所以它會在水裏完全遊離成鉀離子
- 帶正電
- 加上氫氧根離子
- 它會完全遊離
- 如果這些全都在水溶液裏
- 我寫下來吧
- 水溶液 顧名思義就是在水裏頭 這不用說~
- 然後假設放1mol/L
- 記住 濃度很重要
- 你不能光說 哦 氫氯酸的pH就是0
- 不行
- 你得說1mol/L氫氯酸 pH是0
- 實際上我剛才也沒寫出來
- 我在這寫一下吧 1mol/L
- 留給你們自己算算
- 2mol/L的氫氯酸的pH和pOH是多少
- 或者取10mol/L的氫氯酸
- 給你們算算它的pH
- 回過頭來 我們有1mol/L氫氧化鉀
- 1mol/L這個
- 它在水裏完全遊離
- 啥都不剩
- 那麽OH-的的濃度是多少呢？
- OH-的濃度是1mol/L
- 對吧？
- 如果你有1mol/L這個
- 就有1mol/L這個
- 因爲這個在水裏全都沒了
- 那麽pOH是多少？
- pOH就是這個的負對數
- 1的對數是0
- 0的負數還是0
- 然後在這種情況下你的pH
- 嗯… 你可能會說
- 哦 它不就是氫的濃度嘛
- 雖然你並不知道氫離子的濃度是多少
- 但你知道當你倒了一堆這個後
- 它就會消耗一堆氫離子
- 所以氫離子就會減少很多
- 於是你可能會問 嗯… 那要怎麽算？
- 好吧 你記得吧
- 25°C
- 水的平衡常數
- 等於pH加pOH
- 我們在影片一開始就鋪墊了
- 所以14就等於pH加上0
- 0就是這裡的pOH
- 所以pH就是14
- 那如果你有1mol/L…
- 這裡我用了氫氧化鉀
- 不過如果你有1mol/L的強堿
- 我寫一下這個
- 1mol/L的強堿
- 記住 強在化學裏是個正式的術語
- 表示完全遊離
- 這兒pH爲14 pOH爲0
- 如果是1mol/L的強酸
- 如果某人聲稱自己有pH是0的東西
- 而且他們打算丟給你
- 你就應該謝絕或逃離
- 因爲這很可能會損害你的…
- 呃 跑題了
- 假設有1mol/L強酸
- 其pH爲0 pOH爲14
- 反正在下集我就會好好演示
- 可能會讓你有一個印象
- 知道這是個絕對標度
- 這兒0就是你得到的酸度
- 14是通過pH計算得來的鹼度
- 不過這不是多重點
- 實際上可能比這高
- 也可能比這低
- 剛才那個例子是1mol/L強酸
- 假設現在是2mol/L的強酸
- 或者其實是10mol/L
- 可以吧？
- 假設氫的濃度是10mol/L
- 如果把10mol/L的強酸
- 加進水溶液裏
- 我用mol/L 說明加了以後濃度是10
- 那pH是多少？
- 就等於10的以10爲底的負對數
- 10的常用對數 就是1
- 10的1次方
- 所以這個對數等於-1
- 所以pH等於1
- 如果有10mol/L的
- 氫氯酸或硝酸 或類似的東西
- 好了 這集到此爲止
- 下集見
初次見面
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