Utspädning är en vanlig laboratorieteknik som de flesta forskarstuderande möter när de vill uppnå en specifik koncentration av en lösning. Men det är också vad du gör när du lägger till vatten i din mat och dricker hemma för att göra dem mer till din smak. Utspädning påverkar många egenskaper hos en lösning, inklusive dess pH-nivå.

TL; DR (för länge, läste inte)

Utspädning gör en sur lösning mer alkalisk och en alkalisk lösning surare . För att utarbeta pH-effekten av utspädning bestämmer du koncentrationen av vätejoner och omvandlar den till pH med en enkel arbetsformel.

Betydelse av utspädning

För att späda en vattenlösning, tillsätt vatten till det. Detta ökar andelen av lösningsmedlet eller det flytande materialet för utspädning jämfört med det för lösningen eller komponenten upplöst i lösningsmedlet. Om du till exempel spädar saltvatten kommer lösningen att innehålla samma mängd salt, men mängden vatten kommer att öka.

Betydelse av pH

pH-skalan mäter hur surt eller alkaliskt en ämnet är. Den sträcker sig från O till 14, med ett pH av 7 som är neutral, ett pH lägre än 7 är surt och ett pH högre än 7 är alkaliskt. Skalan är logaritmisk, vilket innebär att varje helt pH-värde under 7 är tio gånger mer surt än nästa högre värde. Till exempel är pH 3 tio gånger mer sur än pH 4 och 100 gånger mer sur än pH 5.

Samma gäller för pH-värden över 7. Varje värde är tio gånger mer alkaliskt än nästa nedre helhet värde. Exempelvis är pH 9 tio gånger mer alkaliskt än pH 8 och 100 gånger mer alkaliskt än pH 7. Rent eller destillerat vatten har ett pH på 7, men när man lägger till kemikalier i vatten kan lösningen bli surt eller alkaliskt. PH-nivån för en lösning är ett mått på dess vätejonkoncentration. Lösningar med hög koncentration av vätejoner har ett lågt pH och lösningar med låga koncentrationer av H + -joner har ett högt pH.

Spädning av syra

Syra innehåller bland annat svart kaffe, batterisyra och citronsaft. Utspädning av en syra minskar koncentrationen av H + (aq) joner, vilket ökar pH-nivån på lösningen mot 7, vilket gör den mindre sur. PH-värdet på en sur lösning kan dock inte bli större än 7, eftersom det vatten du lägger till utspätt det inte är alkaliskt.

Spola ut en alkali

Alkaliska ämnen innehåller ammoniak, bakpulver och bleka. Utspädning av en alkali minskar koncentrationen av OH- (aq) joner, vilket minskar pH-nivån av lösningen mot 7, vilket gör den mindre alkalisk. PH-nivån för en alkalisk lösning kan emellertid inte bli lägre än 7, eftersom det vatten du tillsätter till utspädd det inte är surt.

Beräkning av pH-effekten av utspädning

pH-nivån för en lösning är ett mått på dess vätejonkoncentration. Lösningar med hög koncentration av vätejoner har ett lågt pH, och lösningar med låga koncentrationer av H + joner har ett högt pH. En enkel arbetsdefinition av pH är pH = - log [H +], där [H +] är vätejonmolariteten. En logaritm av ett tal är helt enkelt exponenten när du skriver det numret som en makt på tio. Definitionen av pH löst för vätejonmolaritet är då [H +] = 10-pH. Till exempel är molariteten av vätejoner i en lösning av pH 6 10 ^{-6 M. Använd denna beräkning för att uppskatta vätejonkoncentrationen före utspädning.}

Mät lösningens nya volym efter utspädning. Om du till exempel sparar lösningen till fyra gånger sin ursprungliga volym, kommer koncentrationen att minska till en fjärdedel. Om den ursprungliga volymen är V1, och den totala volymen efter utspädning är V4, kommer slutkoncentrationen att vara V1 /V4 gånger den ursprungliga koncentrationen. Du kan sedan omvandla vätejonkoncentrationen till pH med hjälp av pH = - log [H +].