pH i iloczyn jonowy wody
Zrozum autodysocjację wody i iloczyn jonowy Kw, oblicz pH mocnego kwasu i zasady oraz odczytaj odczyn ze skali pH.
Po tej lekcji będziesz umieć
Zapisać autojonizację wody
2H2O ⇌ H3O+ + OH− oraz iloczyn jonowy Kw = [H3O+][OH−].
Rozumieć zależność Kw od temperatury
W 25°C Kw = 1,0·10−14, pKw = 14,00 — ale rośnie z temperaturą.
Liczyć pH i pOH
pH = −log[H3O+], pOH = −log[OH−] oraz ogólną relację pH + pOH = pKw.
Wyznaczać pH mocnych kwasów i zasad
[H3O+] ≈ c0 dla kwasu; [OH−] = n·c0 dla M(OH)n (uwaga na współczynnik!).
Interpretować skalę logarytmiczną
Zmiana pH o 1 to dziesięciokrotna zmiana [H3O+]; odczyn wg [H3O+] vs [OH−].
Po co Ci to na maturze?
Obliczenia pH to jedno z najczęstszych, wysoko punktowanych zadań CKE: oblicz pH roztworu o danym stężeniu, wyznacz [H3O+] lub [OH−], podaj odczyn i uwzględnij temperaturę. Iloczyn jonowy wody Kw wiąże [H3O+] i [OH−] w każdym roztworze wodnym i wraca przy mocnych kwasach, mocnych zasadach oraz interpretacji skali pH.
Punktacja CKE
Punkty przyznaje się osobno za: poprawne stężenie jonu ([H3O+] lub [OH−] z uwzględnieniem współczynnika stechiometrycznego), zastosowanie właściwego wzoru (pH lub pOH), przejście przez relację pH + pOH = pKw oraz poprawną liczbę cyfr znaczących. Pominięcie współczynnika w M(OH)n lub warunku 25°C to strata punktu.
Jak CKE pyta o ten temat?
„Oblicz pH roztworu", „wyznacz stężenie jonów H3O+", „określ odczyn", „oblicz pOH", „o ile zmieni się pH po rozcieńczeniu".
Na co uważać w zadaniu?
Na współczynnik w M(OH)n (Ca(OH)2 daje [OH−] = 2c0!), na temperaturę (pH = 7 tylko w 25°C) i na logarytmiczną naturę skali.
Najczęstsza pułapka
Przyjmowanie [OH−] = c0 dla Ca(OH)2 zamiast 2c0 oraz mylenie „pH = 7 = obojętny" niezależnie od temperatury.
Intuicja chemiczna
Czysta woda słabo się jonizuje: nieliczne cząsteczki przekazują sobie proton, tworząc H3O+ i OH− w równych ilościach. Iloczyn ich stężeń jest stały w danej temperaturze — to iloczyn jonowy Kw. Dodanie kwasu podnosi [H3O+], więc [OH−] musi zmaleć, by iloczyn pozostał stały; dodanie zasady działa odwrotnie. pH to tylko wygodny, logarytmiczny sposób zapisu bardzo małych stężeń H3O+.
Kw jest stały, ale zależy od temperatury
W danej temperaturze iloczyn [H3O+]·[OH−] = Kw jest stały dla KAŻDEGO roztworu wodnego. W 25°C Kw = 1,0·10−14, więc pKw = 14,00. Gdy temperatura rośnie, Kw rośnie — dlatego pH obojętnej wody nie zawsze wynosi 7. Odczyn określaj przez porównanie [H3O+] i [OH−], a nie sztywno przez „pH = 7".
Słownictwo
Wielkości, symbole i zależności
Wielkość Symbol Znaczenie --- --- --- stężenie jonów oksoniowych [\mathrm{H 3O^+}] miara kwasowości (mol·dm⁻³) stężenie jonów wodorotlenkowych [\mathrm{OH^-}] miara zasadowości (mol·dm⁻³) iloczyn jonowy wody K w K w=[\mathrm{H 3O^+}][\mathrm{OH^-}] , zależn…
Modele, założenia i reguły
1. Kw = [H₃O⁺]·[OH⁻] obowiązuje w każdym wodnym roztworze w danej temperaturze.
pH i iloczyn jonowy wody — mapa
Ścieżka jest stała: ustal temperaturę → rozpoznaj typ roztworu → zapisz równanie dysocjacji i liczbę jonów → oblicz [H₃O⁺] lub [OH⁻] → weź logarytm → w razie potrzeby użyj Kw i relacji pH + pOH = pKw → sprawdź odczyn. Główna figura integruje autojonizację,…
Teoria: iloczyn jonowy, pH i temperatura
Woda ulega autojonizacji: \mathrm{2H 2O(l)\rightleftharpoons H 3O^+(aq)+OH^-(aq)} . Stała tej równowagi po uwzględnieniu stałego stężenia wody daje iloczyn jonowy K w=[\mathrm{H 3O^+}][\mathrm{OH^-}] .
Solver pH i iloczynu jonowego
Ustal temperaturę :: zwykle 25°C → Kw = 1,0·10⁻¹⁴, pKw = 14,00 Rozpoznaj typ roztworu :: mocny kwas / mocna zasada / podane [jonu] / podane pH lub pOH Zapisz równanie dysocjacji :: i policz, ile jonów przypada na jednostkę wzoru Oblicz stężenie jonu :: kwas…
Przykład
Doświadczenie: wpływ rozcieńczenia na pH mocnego kwasu
Problem: jak dziesięciokrotne rozcieńczenie zmienia pH mocnego kwasu? Hipoteza: ponieważ [H₃O⁺] ≈ c₀, a skala pH jest logarytmiczna, każde dziesięciokrotne rozcieńczenie podniesie pH o około 1.
Przykład rozwiązany — pH roztworu Ca(OH)₂
Zadanie. Oblicz pH roztworu wodorotlenku wapnia o stężeniu c=2{,}50\cdot10^{-3} mol·dm⁻³ w temperaturze 25°C (Ca(OH)₂ traktuj jako mocną zasadę).
Mini-praktyka CKE
Poziom: PR :: Czas: 20–25 min :: Umiejętność: iloczyn jonowy, pH i pOH, mocne kwasy i zasady, skala logarytmiczna W 25°C [\mathrm{H 3O^+}]=2{,}0\cdot10^{-5} mol·dm⁻³. Oblicz [\mathrm{OH^-}] .
Częste błędy
Przyjmuję [OH⁻] = c₀ dla Ca(OH)₂. :: Zapisz dysocjację: Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻, więc [OH⁻] = 2c₀.
Powtórka w 30 sekund
Iloczyn jonowy :: Kw = [H₃O⁺][OH⁻], w 25°C = 1,0·10⁻¹⁴ pH i pOH :: pH = −log[H₃O⁺], pH + pOH = pKw Temperatura :: pH = 7 i pKw = 14 tylko przy 25°C Mocne roztwory :: kwas [H₃O⁺] ≈ c₀; zasada M(OH)ₙ [OH⁻] = n·c₀ Skala :: logarytmiczna — ΔpH = 1 to 10× zmiana…
Kluczowe pojęcia
Autojonizacja wody :: Samorzutny przekaz protonu: 2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻. :: bardzo słaba Iloczyn jonowy wody :: Kw = [H₃O⁺][OH⁻], stały w danej temperaturze.
Sprawdź się i przećwicz
sub :: Utrwal iloczyn jonowy Kw = [H₃O⁺][OH⁻], wzory pH = −log[H₃O⁺] i pOH = −log[OH⁻], relację pH + pOH = pKw, przeliczenia mocnych kwasów ([H₃O⁺] ≈ c₀) i zasad M(OH)ₙ ([OH⁻] = n·c₀) oraz zależność od temperatury — a potem sprawdź się jak na egzaminie. sp…
Wzory w tablicach
Powiązane wzory maturalne
Powtórka do matury
Ten temat na maturze
Źródła, format CKE i materiały ZPE
men :: Chemia (zakres rozszerzony), dział o roztworach i równowagach — autojonizacja wody, iloczyn jonowy Kw, wykładniki pH i pOH, obliczenia pH mocnych kwasów i zasad oraz zależność Kw od temperatury. :: MEN 2023 / pH i iloczyn jonowy wody cke :: Zadania:…
W tej lekcji
Teoria
- 3Intuicja chemiczna
- 4Wielkości, symbole i zależności
- 5Modele, założenia i reguły
- 6pH i iloczyn jonowy wody — mapa
- 7Teoria: iloczyn jonowy, pH i temperatura
- 8Solver pH i iloczynu jonowego
- 9Doświadczenie: wpływ rozcieńczenia na pH mocnego kwasu
- 10Przykład rozwiązany — pH roztworu Ca(OH)₂
- 11Mini-praktyka CKE
- 12Częste błędy
Zadanie