普通化學/滴定與pH

水的電離

水是一種非常弱的電解質。它會解離成氫氧根離子和氫離子，儘管量非常少。因為純水是完全中性的，它總是解離成等量的氫氧根離子和氫離子。一旦酸性或鹼性物質被新增到純水中，離子的濃度就會發生變化。無論使用哪種酸鹼理論，酸和鹼都有一個重要的共同點

• 所有酸都會增加水的H⁺濃度。
• 所有鹼都會增加水的OH^-濃度。

此外，氫離子濃度乘以氫氧根離子濃度是一個常數。這個常數被稱為水的電離常數，或K_w。在室溫下它等於10^-14 mol²/L²。因此

$K_{w}=[{\hbox{H}}^{+}]\times [{\hbox{OH}}^{-}]=1.00\times 10^{-14}mol^{2}/L^{2}$

在中性溶液中，H⁺和OH^-的濃度都等於10^-7。使用上面的方程式，如果知道另一種離子的濃度，就可以確定一種離子的濃度。這個方程式進一步證明了酸和鹼之間的關係：隨著酸度（H⁺）的增加，鹼度（OH^-）必須降低。

pH標尺

為了測量物質的酸度或鹼度，採用pH標尺。

pH標尺

• 完全中性的物質的pH值為7。
• 酸的pH值低於7
• 鹼的pH值高於7。

pH通常在0到14之間，但它可以是任何值。例如，電池酸的pH值為負數，因為它非常酸性。

各種pH值。

pH的定義

pH標尺在數學上定義為

$pH=-\log {[{\hbox{H}}^{+}]}$

釋放質子或增加氫離子（或氫離子）濃度的物質會降低pH值。

pOH

還有一個不太常見的標尺，即pOH標尺。它被定義為

$pOH=-\log {[{\hbox{OH}}^{-}]}$

吸收質子或增加氫氧根離子濃度的物質會降低pOH值。

在室溫下，pH和pOH的總和始終為14

$pH+pOH=14$

計算pH

強酸或強鹼會在水中完全解離，因此酸/鹼的濃度等於H⁺或OH^-的濃度。如果你知道酸或鹼的濃度，那麼你可以簡單地將這個數字代入pH或pOH公式。pH和pOH的總和在室溫下始終等於14，因此你可以相互轉換這兩個值。

如果你知道H⁺濃度，需要知道OH^-濃度（反之亦然），請使用上面K_w的定義。這兩個離子濃度的乘積在室溫下始終等於10^-14。

滴定

滴定是指用已知濃度的溶液（稱為標準溶液或滴定劑）控制地與另一種溶液（稱為分析物）混合，以確定其濃度。一種溶液是酸性的，另一種是鹼性的。向混合物中新增指示劑。必須選擇一種指示劑，使其在酸和鹼等量新增時改變顏色。這被稱為等當點。但這並不一定意味著 pH 值為 7.0。

多元酸具有多個等當點。

一旦達到等當點，就可以用數學方法確定未知濃度。

練習題

1) 將 5.00 克 NaOH 溶解於 1.00 L 溶液中。

a H⁺ 的濃度是多少？

b pH 值是多少？

滴定和 pH 答案