Chemia zakres rozszerzony

REAKCJE W ROZTWORACH
Z właściwości logarytmu wynika, że różnica w wartości pH o 1 oznacza dziesięciokrotną
zmianę stężenia jonów wodoru (oraz jonów wodorotlenkowych). Można to sprawdzić
na poniższym przykładzie.
Oblicz, jak zmieni się pH kwasu solnego o stężeniu c HCl 0,1 mol/dm 3 , jeżeli do 100 cm 3
tego kwasu doda się wody do objętości 1000 cm 3 .
HCl jest całkowicie zdysocjowany na jony, więc [H + ] c HCl , czyli przed rozcieńczeniem
pH 1 – log 10 –1 1. Po dodaniu 900 cm 3 wody objętość roztworu wyniesie 1000 cm 3 , czyli
1 dm 3 , a stężenie kwasu będzie równe:
c1 V1
01
c2
= ⋅ 3 3
0,1 mol/dm ⋅ , dm
3
=
= 0,01 mol/dm
V
3
1dm
Wobec tego pH 2 – log 0,01 2.
2
Po dodaniu wody, pH kwasu solnego wzrośnie o 1.
Ta prosta zależność między rozcieńczaniem kwasu a zmianą jego pH nie dotyczy
roztworów o odczynie bliskim obojętnego. Na przykład, gdy roztwór HCl o stężeniu
10 –6 mol/dm 3 zostanie rozcieńczony stukrotnie, jego pH nie zmieni się z wartości 6
na 8, bo rozcieńczanie kwasu nie może spowodować zmiany odczynu z kwasowego
na zasadowy. Podczas obliczania pH bardzo rozcieńczonych roztworów kwasów lub
zasad, w których stężenie jonów H + lub OH – jest mniejsze niż 10 –5 , trzeba uwzględniać
dysocjację wody. Wartość pH opisanego roztworu, obliczona z uwzględnieniem dysocjacji
wody, wyniesie 6,98, czyli będzie on miał odczyn prawie obojętny.
Odczyn roztworu ma bardzo duże znaczenie, zarówno w procesach fizjologicznych
czy rolnictwie, jak i w reakcjach chemicznych wykorzystywanych w przemyśle. Na przykład
pH ludzkiej krwi wynosi 7,35–7,45 (odczyn bardzo słabo zasadowy) i odchylenia
od tej wartości świadczą o stanie chorobowym.
W celu kontrolowania odczynu roztworów stosuje się wskaźniki pH, czyli substancje,
które zmieniają barwę przy określonym stężeniu jonów wodoru. Takie substancje występują
w przyrodzie w kwiatach, warzywach lub owocach. Znanym przykładem jest barwnik
obecny w czerwonej kapuście, należący do tzw. antocyjanów. W środowisku kwasowym
ma on barwę czerwoną, w obojętnym – granatową, a w silnie zasadowym – żółtą.
18