Logaritmo savybių taikymas tirpalo pH radime

Integruota matematikos – chemijos pamoka

2014-10-27 Palangos senosios gimnazijos mokytoja Vijutė Mickuvienė

Cheminis junginys

Tirpalas

+ 𝐻 2 O (vanduo) 𝐻 2 O 𝐻 + (vandenilio jonai ) O 𝐻 − (vandenilio hidroksido jonai)

Distiliuotame vandenyje 25° temperatūroje vyksta vandens jonizacija ir vandens molekulė pasidalija į teigiamus vandenilio jonus 𝐻 + ir vandenilio oksido jonus 𝑂𝐻 − . Jų molinė koncentracija sutampa .

c raidė koncentracijos žymėjimas. Kadangi chemijoje medžiagos kiekis matuojamas moliais o ne litrais kilogramais, tai koncentracijos vienetas yra

mol/l

Be to teigiamų jonų ir hidroksidų koncentracijos lygios ir susijusios vandens jonizacijos konstanta

(mol/l)

Kadangi vandenilio jonų koncentracija 10 laipsniu sunku naudoti praktikoje, tai vandenilio jonų koncentracijai buvo parinktas dydis vadinamas vandenilio jonų koncentracijos matu- potencialu ir žymimas pH pH matuojamas vienetais, nes tai yra skaičius, dažniausiai atsakymą pateikiame suapvalintą iki dešimtųjų skaičiaus dalių. Pvz.: naujagimio pH=6,8

pH

= −lg c(𝐻

+

)

Pakartokime lg10=1, 𝑙𝑜𝑔 𝑎 𝑥 𝑘 = 𝑘 · 𝑙𝑜𝑔 𝑎 x, 𝑙𝑜𝑔 𝑎 x+l 𝑜𝑔 𝑎 y = 𝑙𝑜𝑔 𝑎 (x·y), 𝑙𝑜𝑔 𝑎 x-l 𝑜𝑔 𝑎 y = 𝑙𝑜𝑔 𝑎 ( 𝑥 𝑦 ).

Tirpalai gali priklausyti trims terpėms:

RŪGŠTINEI, NEUTRALIAI, ŠARMINEI.

•

Kokios turi būti vandenilio jonų ir vandenilio oksido jonų koncentracijos, kad tirpalas būtų neutralus?

Taip atrodytų vandenilio jonų koncentracijos skalė

Neutrali terpė Šarminė terpė Rūgštinė terpė 10 0 10 −1 10 −2 10 −3 10 −4 10 −5 10 −6 10 −7 10 −8 10 −9 10 −10 10 −11 10 −12 10 −13 10 −14

Taip atrodytų vandenilio jonų potencialo pH skalė

Neutrali terpė Rūgštinė terpė Šarminė terpė 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 uždavinys Duotame tirpale vandenilio jonų koncentracija c( 𝐻 + ) =1· 10 −13 (mol/l). Raskite vandenilio jonų pH. Kokiai terpei jis priklauso? Kokia to tirpalo vandenilio hidroksidų koncentracija?

Sprendimas: pH=-lg( 1· 10 −13 ) =-lg( 10 −13 )=-(-13)lg10=13·1=13 Tirpalas priklauso šarminei terpei.

Vandenilio hidroksidų koncentraciją rasime pasinaudoję konstanta C(0 𝐻 − ) = 1∙10 −14 1∙10 −13 C(O 𝐻 − = 10 −1 )= 10 −1 (mol/l) Ats.: pH=13,

2 uždavinys .

Duotame tirpale vandenilio jonų koncentracija c( 𝐻 + · 10 −5 . ) = 2,5 Raskite tirpalo pH Sprendimas: pH=-lg( 2,5· 10 −5 ) =-(lg2,5 + lg 10 −5 ) = -(lg2,5-5lg10) = -(lg2,5-5) = 4,6 Ats.: pH=4,6

Pamokos planas

Lentoje pavaizduotos dvi skalės: vandenilio jonų koncentracijos skalė ir pH skalė

Tikslai ir uždaviniai:

• Pakartoti logaritmo apibrėžimą.

• • Prisiminti , kad lg10=1 Savybių 𝑙𝑜𝑔 𝑎 𝑥 𝑘 = • = 𝑘 · 𝑙𝑜𝑔 𝑎 𝑥 , 𝑙𝑜𝑔 𝑎 x+ 𝑙𝑜𝑔 𝑎 y= 𝑙𝑜𝑔 𝑎 (x·y), 𝑙𝑜𝑔 𝑎 x 𝑙𝑜𝑔 𝑎 y= 𝑙𝑜𝑔 𝑎 ( 𝑥 𝑦 ) taikymas Prisiminti, kad pH, tai vandenilio potencialas.Tai

yra vandenilio jonų ( 𝐻 + )koncentracijos tirpale matas.

• • Teigiamų jonų ir hidroksidų konsentracijos lygios ir susiįjusiosvandens jonizacijos konstanta 𝐾 𝑤 = 𝑐 𝐻 + · 𝑐(𝑂𝐻 − )= 1 · 10 −14 Mokėti rasti c 𝐻 + , kai žinome formulę 𝑐(𝑂𝐻 − ) ir atvirkščiai. Abiem atvejais rasti tirpalo pH pagal pH=-lg c( 𝐻 + )

Lai kas min 1 2 min Mokytojo veikla

Temos paskelbimas Video peržiūra http://www.youtube.com/watch?v=SO5uyROW4lQ

Mokinių veikla

Žiūri

min 3 min 3

𝐻 2 𝑂 𝑔𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑖𝑠𝑖𝑚𝑒𝑛𝑎 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙ę, 𝑘𝑎𝑠 𝑡𝑎𝑖?

Vanduo- susideda iš 2 vandenilio jonų ir vieno deguonies jono Distiliuotame vandenyje 25°temperetūroje Gal žinote kaip pasidalina? vyksta vandens jonizacija ir vandens molekulė pasidalija Atsakymas po lygiai. Jų į teigiamus vandenilio jonus 𝐻 + ir vandenilio oksido jonus 𝑂𝐻 − . Jų molinė koncentracija sutampa . c raidė pusiausvyra apibrėžiama c( 𝐻 + )=c ( 𝑂𝐻 − ) koncentracijos žymėjimas. Kadangi chemijoje medžiagos kiekis matuojamas moliais o ne litrais kilogramais, tai koncentracijos vienetas yra mol/l

min 4 Be to teigiamų jonų ir hidroksidų koncentracijos lygios ir susijusios vandens jonizacijos konstanta

𝐾 𝑤 𝑐(𝑂𝐻 −

)=

1 · 10 −14

(mol/l)

= 𝑐 𝐻 + ·

Kokia vandenilio jonų ir vandenilio hidroksido jonų koncentracija?

Kadangi jos yra lygios, tai c(

𝐻 +

)=c (

𝑂𝐻 −

)=1·

10 −7

(mol/l) min 2

Kadangi vandenilio jonų koncentracija 10 laipsniu sunku naudoti praktikoje, tai vandenilio jonų koncentracija buvo parinktas dydis vadinamas vandenilio jonų koncentracijos matas- potencialas pH

min 5

Taikysime formulę pH = −lg(𝐻 + ) , Pateikiu pavyzdį, kai pH=13.

Akcentuoti, kad tirpalas yra neutralus, kai pH yra 7 Gal girdėjo apie pH, kada neutralus Sprendžia uždavinį. Duotame tirpale vandenilio jonų koncentracija c( 𝐻 + ) =1* 10 −13 (mol/l), raskite vandenilio jonų pH. Kokiai terpei jis priklauso? Kokia to tirpalo vandenilio hidroksido tirpale koncentracija?

min 18 Duodame grupėms po 2 tirpalus Ištirti medžiagų pH indikatoriaus juostele , nustatykite jų pH ir nurodykite tirpalo Juostelių pagalba suranda pH ir nustato terpę. Lentoje atskiriame terpę. Parodau kaip naudotis indikatoriaus juostele. Parodysiu medžiagas kurios priklauso kaip ją naudojam skysčiams ir tiems ko negalima liesti rankomis rūgštinei, kurios priklauso šarminei terpei . Gal atsiras kokių išvadų min min 2 7 min 1

Ką mes žinome apie rūgštinę terpę. Duoda sąlygas Apibendriname Kūdikio pH=6,8, tai yra neutralus, žmogui bręstant jo organizmas rūgštėja. Kodėl žmogaus organizmas rūgštėja? Kaip sumažinti rūgštį?

Sprendžia uždavinius Sužinojome kaip rasti tirpalo pH, kuo skiriasi medžiagų rūgštinė ir šarminė terpė

Sąlygos 1. Tirpalo teigiamų jonų koncentracija c( 𝐻 + 𝑐(𝑂𝐻 )=1· − 10 −9 ) = 10 . Raskite tirpalo pH.

2. Tirpalo hidroksido jonų koncentracija −11 . Rasti tirpalo pH.

3. Tarkime, kad vandens augalas gyvena neutralioje vandens terpėje prisiminkime, kokia neutralaus tirpalo pH. Dėl rūgščių lietų vandens rūgštingumas padidėjo 10000 kartų. Biologai sako, kad vandens augalai išgyvena, kai vandens pH=4 . Ar galės augalas gyventi tokiame vandenyje ?

Sprendimas

• 1. pH=-lg( 10 −9 ) =-(-9)lg10=9. Ats.:9.

• 2. c( 𝐻 + ) = 𝐾 𝑤 𝑐(𝑂𝐻 − ) = 1·10 −14 10 −11 = 10 −3 mol/l pH=-lg( 10 −3 ) =- (-3)lg10=3·1=3. Ats.: 3 3. Jei pH=7, terpė neutrali, duota, tai c( 𝐻 + ) = 10 −7 mol/l. 10000= 10 4 . Padidėjo koncentracija, vadinasi c( 𝐻 + ) = 10 −7 · 10 4 = 10 −3 . Tada pH=-lg( 10 −3 ) =-(-3)lg10=3. Augalas negalės gyventi, nes vanduo per rūgštus.