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- 我們上集遇到了弱酸
- 今天我們來試個弱堿的例子
- 我們以氨爲例吧
- 氨(NH3)
- 就是1個氮(N) 和3個氫(H)
- 它是個弱堿
- 因爲它喜歡從水那兒獲得氫
- 讓水只剩下一個氫氧根
- 所以它增加了氫氧根的濃度
- 所以如果溶液裏有些氨分子
- 加充填水分子
- 我準備倒點水進去
- 往溶液裏加水
- 因爲這是個弱堿
- 所以反應不會只往一個方向進行
- 這反應是個可逆平衡反應
- 又因爲這是個弱堿 它…
- 這個時候布倫斯特定義
- 就派上用場了
- 它是個質子的受體而不是供體
- 所以它變成了铵根
- 或者铵陽離子
- 因爲铵根比氨多了一個氫
- 所以現在它多了一個質子
- 所以是正電
- 同時它在溶液裏
- 又因爲它從水裏拿走了氫
- 所以再加上溶液中的OH-
- 記住
- 根據質子酸堿理論
- 因爲它是個質子的受體
- 所以它被看成堿
- 或者如果根據阿倫尼烏斯的定義
- 因爲溶液中OH-的濃度增加了
- 所以它也是阿侖尼烏斯堿
- 好 已知…
- 隨機取個數吧
- 假設是0.2mol/L的NH3
- 那麽它pH會是多少呢？
- 那麽pH是多少咧
- 0.2mol/L的氨的pH
- 那麽第一步就是
- 要找出
- 這個堿反應的平衡常數
- 我剛剛去維基百科了一下
- 我差點說成液體百科
- 因爲我老在講液體
- 還有平衡 平衡百科
- 不過我去的是維基百科啦
- 那裏有一個小圖表
- 幾乎包含所有你要查的化合物
- 還有它們的pKb
- pKb
- 你看 這有個p
- 那就說明
- 它是平衡常數的負常用對數
- 查表可知 它的pKb是4.75
- 我們現在做一點小運算
- 來解平衡常數
- 我們來看看吧
- 如果我們兩邊加個負號
- 就得到以弱堿水解的
- 平衡常數的常用對數
- 這裡的b就表示堿
- 等於-4.75
- 或者說10的-4.75次方就是Kb
- Kb=10^(-4.75)
- 這個指數不是口算就能算出來的
- 所以我要拿出計算器來算
- 所以如果是10的-4.75次方 等於
- 近似取1.8×10^(-5)
- 這個平衡常數就等於1.8×10^(-5)
- 那現在我們就可以利用這些數
- 來做一個運算
- 和上集的那個非常相似
- 在這兒很難直接算出
- 氫離子濃度 對嗎？
- 因爲我們的平衡反應只有氫氧根
- 但如果知道了氫氧根的濃度
- 然後我就能倒回去算氫濃度
- 因爲氫氧根濃度 乘氫離子濃度
- 一定得等於10的負14次
- 或者算出pOH以後 再加上pH就是14
- 我們在好幾個影片之前就講過這個了
- 所以這個平衡常數
- 或者它的表達式就會是這個
- 1.8×10^(-5)等於
- 分母是
- 反應物的濃度
- 記住啊 不用管溶劑
- 所以只要寫NH3就行
- 我們放了0.2mol/L進去
- 不過一部分 設爲x吧
- 會變成
- 右邊這些離子
- 那麽分母中 我們要用0.2減去
- x 就是轉化成右邊的量
- 所以在右邊
- 會有濃度爲x的NH4+ 和OH-
- 這是氨的濃度
- 然後是x乘以x
- 這是NH4+的濃度 這是4
- 然後這個濃度
- 這兒就是OH-的濃度 對吧？
- 我們只要解出x
- 我們來算一下吧 解x
- 一旦有了x的值 就得到了OH-的濃度
- 我們就可以算出pOH
- 接著就能算出pH
- 好了 等式兩邊同時乘以(2-x)
- 接下來你懂的 這步近似化簡
- 和上集那個是一樣的
- 當它比這裡這個數
- 小幾個值的階
- 我想說…
- 提示就是
- 經驗法則有時還是挺好用的
- 我們來解這個二次方程吧
- 不過你可以稍微想想
- 有時可以忽略中間這項
- 不過我們先乘上它吧
- 0.2乘以1.8等於0.36
- 0.36×10^(-5) 對吧？
- 2乘1.8是3.6 這個就是0.36
- -1.8乘10^(-5)乘x 對吧？
- 等於x2
- 咱們把東西全部搬到同一側
- 我要把它們都放到右邊
- 就得到0等於x2…
- 方程兩邊同時加上這個
- 加上1.8×10^(-5)x
- 1.8×10^(-5)
- 這樣你就可以
- 把係數和x清楚分開
- 減去0.36×10^(-5)
- 解這個方程
- 再說一次 如果想簡單點
- 你可以忽略這一項
- 然後直接用平方根算
- 不過我們不用這樣
- 我們用一般的二次方程的解法
- 那麽a是1
- b在這
- 那就是b
- 而這個是c
- 你只要把它們放進解的公式裏面
- 先寫-b
- 也就是 -1.8×10^(-5)
- 加減
- 我們只要加的 因爲如果用了減
- 就會得到一個負的濃度
- 所以加上 這個平方根
- 這裡好難算
- 先是b2
- b等於1.8×10^(-5)
- 這是1.8
- 它的平方是3.24
- 所以是3.24乘以
- 10^(-5)的平方就是
- 10^(-10)
- 減去4乘a a是1
- 乘以c c是負的
- 所以就是4乘… 負負得正
- 乘以0.36×10^(-5)
- 4乘以0.36等於1.44
- 我應該可以口算的
- 結果就是1.44e(-5)
- 就是乘10^(-5) 我寫下來吧
- 這是1.44
- 當然 這些還得除以2a 也就是2
- 嗯…
- 這就是x的值
- 我的OH-的濃度
- 我算算
- 3.24×10^(-10)
- 就是這個
- 加上1.44×10^(-5)等於這個數
- 那麽根號下就等於這個
- 然後取它的平方根
- 也就是0.5次方
- 就是0.00379
- 我再個顏色
- 算出來x就等於-1.8×10^(-5)
- 加上0.003794
- 再除以2
- 算一下
- 我要減去這兒負的這項
- 我得到這個值
- 我只要減去這個
- 減去1.8e(-5) 等於這個
- 這是分子的值
- 現在我只要把它除以2就行
- 除以2以後 就等於0.001……
- 我來寫一下
- x就出來了
- 我再隨便換個顏色
- x等於0.001888
- 呐 後面還有3等等
- 不過如果你還記得一開始那個等式
- x是什麽呢？
- 它既是铵根的濃度
- 也是氫氧根的濃度
- 但我們只關心氫氧根的濃度
- 所以x就等於氫氧根濃度
- 現在如果我想算出pOH
- 我只要對這個數取負對數
- 就是等於
- 我們先取個對數吧
- 它的對數就是這個 然後加個負號
- 結果就是2.72
- 現在如果我們想算出pH
- 氫離子的濃度
- 要記住 一個25°C下的
- 水溶液裏
- 水的pK等於pOH+pH
- 25°C下的pK是14
- 因爲濃度是10^(-14)mol/L
- 嗯… 不再深入了
- 只要知道它們分別是10^(-7)就行
- 總之 這就是水解離的
- 平衡常數
- 而pOH 水是中性時 它就是7
- 也就是說 OH-的濃度是10^(-7)
- 取負對數以後就是7
- 不過現在呢 咱們知道OH-的濃度高了很多
- pOH是2.72
- 記住 負對數很容易看錯的
- 應該是pOH越低 OH-濃度就越高
- 對吧？
- pOH越低呢 就是這個數低了 嗯？
- pOH越低
- pH就越高
- 我不想把你弄太糊塗
- 究竟pH是多少呢？
- 這兒pH就等於 14減去2.72
- 我算算 這個減去14就等於…
- 就取11.3吧
- pH等於11.3
- 這個數很合理
- 因爲咱們說過它是弱堿嘛
- 氨 是一個弱堿
- 所以它是堿性的
- 所以它會使pH大於中性的7
- 所以pH就應該大於7
- 不過你可以和強堿比較一下
- 它們濃度爲1mol/L時 pH就是14
- 這讓我們的pH…
- 雖然我們的濃度只有0.2mol/L
- 總之 比起化學 這更像數學題
- 最後希望這集講明白了一些東西