pH = −log[H⁺] for stærke syrer

Kemi C · STX · C-niveau · Syre-base-kemi (basis)

🧪 pH = −log[H⁺] for stærke syrer

pH = mål for surhedsgrad.

Definition: pH = −log₁₀[H₃O⁺] (eller forenklet [H⁺]).

Logaritmisk skala: hver pH-enhed = 10× ændring i [H⁺]. pH 1 har 10× mere H⁺ end pH 2, 100× mere end pH 3.

Skala 0-14: pH < 7 surt, pH = 7 neutralt, pH > 7 basisk.

Beregning for stærk syre: stærk syre dissocierer 100% → [H⁺] = c (formelkoncentration).

Eksempler

1.

0,1 M HCl (saltsyre): [H⁺] = 0,1 = 10⁻¹ M. pH = −log(10⁻¹) = 1.

2.

0,01 M HNO₃: [H⁺] = 0,01. pH = 2.

3.

1,0 M HCl: pH = 0.

4.

0,001 M HCl: pH = 3.

5.

10⁻⁵ M HCl (meget fortyndet): pH = 5.

For stærk base: dissocierer 100% → [OH⁻] = c. Brug pOH = −log[OH⁻], derefter pH = 14 − pOH.

Eksempel: 0,01 M NaOH: [OH⁻] = 0,01. pOH = 2. pH = 14 − 2 = 12.

Vandets autoprotolyse: 2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻. K_w = [H⁺]·[OH⁻] = 1,0·10⁻¹⁴ ved 25°C.

Rent vand: [H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ M. pH = 7.

Beregningseksempel — fortyndet syre: 1 mL 0,1 M HCl fortyndes til 1.000 mL. Ny koncentration: 0,1·1/1000 = 10⁻⁴ M. pH = 4. Når koncentration er MEGET LAV (<10⁻⁶ M), skal man medregne vandets autoprotolyse. Men det er sjældent på C-niveau.

Stærke syrer: HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, HClO₃.

Eksempel — H₂SO₄ (diprotisk): første dissociation 100% (H₂SO₄ → H⁺ + HSO₄⁻), anden delvis. Forenklet: 0,1 M H₂SO₄ → ~0,2 M H⁺ → pH ≈ 0,7.

Måling af pH:

• (a) pH-papir — strips skifter farve (universal indikator). Præcision ±0,5 pH.
• (b) pH-meter — elektrokemisk (glas-elektrode). Præcision ±0

Læringsmål

• Anvende formlen pH = −log[H⁺] til at beregne pH for stærke syrer
• Forklare hvorfor [H⁺] = c for stærke syrer (100% dissociation)
• Beregne pH for stærke baser via pOH og pH = 14 − pOH
• Anvende vandets autoprotolyse K_w = [H⁺]·[OH⁻] = 1,0·10⁻¹⁴
• Beregne pH-ændring ved fortynding af en stærk syre

Sådan kan du arbejde med emnet

• Beregn pH for en stærk syre med en given koncentration af H⁺
• Forklar hvad det betyder, at pH-skalaen er logaritmisk
• Beregn koncentrationen af H⁺, når du kender pH-værdien

Eksperiment-forslag

• Beregn pH for 0,01 M HCl, 0,001 M HCl og 1,0 M HCl, og forklar mønsteret.
• Beregn pH for 0,01 M NaOH ved hjælp af pOH.
• Mål pH for en HCl-opløsning og fortynd den 10 gange — sammenlign målt og beregnet pH.
• Diskutér hvorfor diprotiske syrer som H₂SO₄ giver lavere pH end forventet ud fra simpel formel.

Brobygning

pH-beregninger for stærke syrer er grundlaget for at forstå indikatorers omslag i næste emne.