pH ve tamponlar: adım adım çözümlü alıştırma soruları
Diğer adları: pH hesaplama · tampon çözeltiler · Henderson-Hasselbalch denklemi
Şekiller, ipuçları ve ayrıntılı çözümlerle ücretsiz pH ve tamponlar alıştırma soruları. Her seferinde yeni değerler, üç seviyede: kuvvetli asitler ve bazlar, zayıf asitler, tamponlar.
Ücretsiz alıştırma sorusuKolay
Kuvvetli bir baz olan NaOH'nin 0,05 mol/L'lik çözeltisinin 25 °C'deki pH'ı pH'ı bulun.
Bir asit suda hidrojen iyonları, H⁺ verir. Bir baz hidroksit iyonları, OH⁻ verir veya H⁺ alır. Limon suyu asidiktir, sabun baziktir.
H⁺ derişimi yaklaşık 1 mol/L ile 10⁻¹⁴ mol/L arasında değişebilir. Bu tür sayılar elverişsizdir, bu yüzden kimyacılar pH kullanır:
pH = −log[H⁺]
pH’taki her 1’lik adım, [H⁺]’da 10 kat demektir. [H⁺] = 0,01 = 10⁻² mol/L olan bir çözeltinin pH’ı 2’dir.
pH 7’nin altı: asidik. pH ne kadar düşükse H⁺ o kadar çoktur.
pH 7: nötr, 25 °C’deki saf su gibi.
pH 7’nin üstü: bazik (alkali).
Aynı fikir OH⁻ için de çalışır: pOH = −log[OH⁻]. 25 °C’deki suda ikisi her zaman 14 eder:
pH + pOH = 14
Kendini sına [H⁺] = 0,001 mol/L olan bir çözeltinin pH’ı nedir?
0,001
11
3
−3
Cevap: 3. 0,001 = 10⁻³ ve pH = −log(10⁻³) = 3. Eksi işaretini unutmak −3, 11 ise pOH’dır, pH değil.
2Kuvvetli asitler ve bazlar
Kuvvetli bir asit veya baz suda tamamen ayrışır. Örnekler HCl, HNO₃, NaOH ve KOH’dur.
Yani kuvvetli bir asidin H⁺ derişimi asit derişimine eşittir. 0,01 mol/L HCl, [H⁺] = 0,01 mol/L ve pH 2 verir.
Kuvvetli bir baz için önce [OH⁻]’yi, sonra pOH’ı, sonra pH’ı bulun:
[OH⁻] = bazın derişimi × formül başına OH⁻ sayısı. Ba(OH)₂ iki verir.
pOH = −log[OH⁻].
pH = 14 − pOH.
Örnek: 0,01 mol/L NaOH, [OH⁻] = 0,01, pOH = 2 ve pH = 14 − 2 = 12 verir.
Kendini sına 25 °C’de 0,1 mol/L’lik bir NaOH çözeltisinin pH’ı nedir?
0,1
13
1
7
Cevap: 13. [OH⁻] = 0,1 mol/L, yani pOH = 1 ve pH = 14 − 1 = 13. 1 vermek pOH’da durmaktır: bir bazın pH’ı 7’nin üstünde olmalıdır.
3Zayıf asitler ve tamponlar
Asetik asit veya HF gibi zayıf bir asit yalnızca biraz ayrışır. Bir denge oluşturur:
HA ⇌ H⁺ + A⁻ Ka = [H⁺][A⁻] / [HA]
Kaasit sabitidir: ne kadar büyükse asit o kadar kuvvetlidir. Çoğu zaman pKa = −log Ka görürsünüz.
c derişimli bir asidin x mol/L’si ayrışırsa [H⁺] = [A⁻] = x ve [HA] = c − x olur. Yani Ka = x² / (c − x).
x, c’ye göre küçük olduğunda c − x ≈ c kullanabilirsiniz:
[H⁺] ≈ √(Ka · c)
x, c’nin yaklaşık %5’inden büyük çıkarsa bunun yerine ikinci derece denklemi x² + Kax − Kac = 0 çözün.
Bir tampon, zayıf bir asit HA ile onun eşlenik bazı A⁻’nin, örneğin sodyum tuzundan gelen, bir karışımıdır. Biraz asit veya baz eklendiğinde pH’ı hemen hemen sabit tutar. pH’ı Henderson–Hasselbalch denklemini izler:
pH = pKa + log([A⁻] / [HA])
Kuvvetli bir baz eklemek HA’nın bir kısmını A⁻’ye çevirir: HA eklenen bazın mol sayısı kadar azalır ve A⁻ artar.
Kendini sına Bir tampon, zayıf bir asit ve eşlenik bazını eşit derişimlerde içerir. pKa 4,75’tir. pH nedir?
4,75
5,75
7
9,25
Cevap: 4,75. [A⁻] = [HA] ile oran 1’dir ve log 1 = 0, yani pH = pKa = 4,75. Bir tampon kendiliğinden nötr değildir.
4Adım adım yöntem
Neyiniz olduğuna karar verin: kuvvetli bir asit, kuvvetli bir baz, zayıf bir asit veya bir tampon (zayıf bir asit ve tuzu birlikte).
Kuvvetli asit: [H⁺] = c. Kuvvetli baz: [OH⁻] = c × OH⁻ sayısı, sonra pOH ve pH = 14 − pOH.
Zayıf asit: [H⁺] ≈ √(Ka · c). x’in c’nin %5’inden az olduğunu kontrol edin; değilse ikinci derece denklemi çözün.
Tampon: pKa’yı bulun, sonra pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Asit veya baz eklenirse önce HA ve A⁻’nin mollerini güncelleyin.
pH = −log[H⁺] alın ve cevabı kontrol edin: asitler 7’nin altında, bazlar 7’nin üstünde, bir tampon pKa’sına yakın.
5Çözümlü bir örnek
Her adımı izleyin. Açmadan önce bir sonrakini tahmin etmeye çalışın.
Çözümlü örnek
0,2 mol/L’lik bir benzoik asit çözeltisinin (Ka = 6,3 × 10⁻⁵) pH’ını bulun.
1
Asidi tanıyın
Ka küçüktür, yani benzoik asit zayıf bir asittir. Yalnızca küçük bir kısmı H⁺ ve A⁻’ye ayrışır.
Kuvvetli bir asit olan hidroklorik asidin (HCl) 0,5 mol/L'lik çözeltisinin pH'ı pH'ı bulun.
c = 0,5 mol/L
İstenen: pH
İpuçlarını göster
Kuvvetli asit tamamen iyonlaşır, bu yüzden [H₃O⁺] asit konsantrasyonuna eşittir.
pH = −log₁₀[H₃O⁺].
[H₃O⁺] = 0,5 mol/L.
Cevabı ve adım adım çözümü göster
pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] ve pOH = −log₁₀[OH⁻]; 25 °C'de pH + pOH = 14. Kuvvetli asitler ve bazlar tamamen iyonlaşır. Zayıf asit yalnızca kısmen: Ka = x²/(c − x), x = [H₃O⁺]. Zayıf asit ve konjuge bazından oluşan tampon Henderson–Hasselbalch denklemine uyar: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).
Konsantrasyondan pH
pH = −log(0,5) = 0,301
Cevap
pH = 0,301
Örnek 2Orta
0,1 mol/L'lik hipokloröz asit çözeltisinin (Ka = 3 × 10⁻⁸) pH'ı pH'ı bulun.
c = 0,1 mol/LKa = 3 × 10⁻⁸
İstenen: pH
İpuçlarını göster
Ka = x²/(c − x) yazın; x = [H₃O⁺].
Ka küçük olduğu için x, c'den çok daha küçüktür; bu yüzden x ≈ √(Ka·c) iyi bir yaklaşımdır.
√(3 × 10⁻⁸·0,1) = 5,477 × 10⁻⁵.
Cevabı ve adım adım çözümü göster
pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] ve pOH = −log₁₀[OH⁻]; 25 °C'de pH + pOH = 14. Kuvvetli asitler ve bazlar tamamen iyonlaşır. Zayıf asit yalnızca kısmen: Ka = x²/(c − x), x = [H₃O⁺]. Zayıf asit ve konjuge bazından oluşan tampon Henderson–Hasselbalch denklemine uyar: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).
Denge
HA ⇌ H⁺ + A⁻: asidin x mol/L'si iyonlaşır.
Ka = x²/(0,1 − x) → x = 5,476 × 10⁻⁵ mol/L
pH
pH = −log(5,476 × 10⁻⁵) = 4,262
Cevap
pH = 4,262
Örnek 3Zor
1,00 L'lik bir tampon 0,3 mol hipokloröz asit ve 0,2 mol konjuge bazını içeriyor (Ka = 3 × 10⁻⁸). 0,05 mol NaOH ekleniyor. Yeni pH pH'i bulun.
Eklenen hidroksit zayıf asitle tepkimeye girer: HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O.
Böylece HA eklenen miktar kadar azalır, A⁻ aynı miktar kadar artar.
n(HA) = 0,25, n(A⁻) = 0,25.
Cevabı ve adım adım çözümü göster
pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] ve pOH = −log₁₀[OH⁻]; 25 °C'de pH + pOH = 14. Kuvvetli asitler ve bazlar tamamen iyonlaşır. Zayıf asit yalnızca kısmen: Ka = x²/(c − x), x = [H₃O⁺]. Zayıf asit ve konjuge bazından oluşan tampon Henderson–Hasselbalch denklemine uyar: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).
Nötrleşme
n(HA) = 0,3 − 0,05 = 0,25 mol
n(A⁻) = 0,2 + 0,05 = 0,25 mol
Henderson–Hasselbalch
pH = 7,523 + log(0,25/0,25) = 7,523
Cevap
pH = 7,523
Sorular ve cevaplar
pH ve tamponlar nedir?
Bir asit suda hidrojen iyonları, H⁺ verir. Bir baz hidroksit iyonları, OH⁻ verir veya H⁺ alır. Limon suyu asidiktir, sabun baziktir.
H⁺ derişimi yaklaşık 1 mol/L ile 10⁻¹⁴ mol/L arasında değişebilir. Bu tür sayılar elverişsizdir, bu yüzden kimyacılar pH kullanır:
pH ve tamponlar soruları adım adım nasıl çözülür?
Asit veya bazın kuvvetli (tamamen iyonlaşmış) mı yoksa zayıf mı olduğuna karar verin.
Kuvvetli asit: [H⁺] derişimine eşittir. Kuvvetli baz: önce [OH⁻]’yi bulun.
Zayıf asit: x = [H⁺] için Ka = x²/(c − x)’i çözün.
pH = −log[H⁺] ve 25 °C’de pH + pOH = 14.
pH ve tamponlar konusunda en sık yapılan hatalar nelerdir?
Zayıf bir asidi kuvvetli gibi ele almak.
Bir baz için pOH’yi pH’ye çevirmeyi unutmak.
log yerine ln kullanmak.
pH ve tamponlar alıştırmaları neleri kapsar?
Kolay: kuvvetli asitler ve bazlar
Orta: zayıf asitler
Zor: tamponlar
Her soruda yeni değerler olur; böylece bir cevabı değil, yöntemi öğrenirsiniz. Takıldınız mı? Önce küçük bir ipucu açın, tam açıklamayı ise yalnızca gerektiğinde.
Çalışma nasıl işler
Her soruda yeni değerler olur; böylece bir cevabı değil, yöntemi öğrenirsiniz.
Takıldınız mı? Önce küçük bir ipucu açın, tam açıklamayı ise yalnızca gerektiğinde.
İlerlemeniz, hatalarınız ve kaydettiğiniz sorular saklanır; böylece sınavdan önce gözden geçirebilirsiniz.