Av Claire Gillespie
Uppdaterad 30 augusti 2022
Spädning är en rutinmässig laboratorieteknik som vetenskapsstudenter använder för att uppnå exakta koncentrationer. Det händer också i vardagen – att tillsätta vatten till kaffe eller vin efter smak. Viktigt är att utspädning ändrar pH i en lösning, antingen gör den mindre sur eller mindre alkalisk, beroende på utgångsmaterialet.
När du späder en sur lösning, rör sig dess pH mot 7 (mer neutralt). Spädning av en basisk lösning pressar dess pH mot 7 från den alkaliska sidan. Beräkna effekten genom att omvandla det ursprungliga pH till vätejonkoncentration, justera den koncentrationen för den nya volymen och omvandla tillbaka till pH.
Att tillsätta lösningsmedel - vanligtvis vatten - till en lösning ökar lösningsmedlets andel i förhållande till det lösta ämnet. Mängden löst ämne förblir densamma, men volymen växer, så varje molär koncentration minskar med förhållandet mellan den nya volymen och den ursprungliga volymen.
pH-skalan, som sträcker sig från 0 till 14, kvantifierar surhet eller alkalinitet. Ett pH på 7 är neutralt. Under 7 är lösningen sur; över 7 är det grundläggande. Skalan är logaritmisk:varje heltalsändring representerar en tiofaldig skillnad i vätejonkoncentration. Till exempel är pH 3 tio gånger surare än pH 4 och hundra gånger surare än pH 5.
pH definieras som pH =–log[H⁺] där [H+] är molariteten för vätejoner. Omarrangering ger [H⁺] =10 –pH .
Syror (t.ex. citronsaft, batterisyra, kaffe) innehåller H⁺-joner. Att tillsätta vatten minskar [H⁺], vilket höjer pH-värdet mot 7. Eftersom det tillsatta vattnet är neutralt kan pH-värdet i en sur lösning aldrig stiga över 7.
Baser (t.ex. ammoniak, blekmedel, bakpulver) innehåller OH⁻-joner. Vatten späder ut OH⁻, vilket sänker pH-värdet till 7. pH-värdet för en basisk lösning kan aldrig falla under 7 när den späds med neutralt vatten.
1. Konvertera det initiala pH-värdet till vätejonkoncentration. För en pH6-lösning är [H⁺] =10 –6 M.
2. Fastställ utspädningsfaktorn. Om slutvolymen är fyra gånger den ursprungliga delas koncentrationen med fyra.
3. Beräkna det nya [H⁺]. Med exemplet ovan:[H⁺]new =(10 –6 M) ÷ 4 =2,5 × 10 –7 M.
4. Konvertera tillbaka till pH. pHnew =–log(2,5 × 10 –7 ) ≈ 6,60.
En fyrfaldig utspädning av en pH6-syra höjer alltså pH till cirka 6,6, vilket flyttar det närmare neutralitet.
