pH, pOH of Strong Acids and Bases
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0:00 - 0:05我们知道如果把水留在容器里不管
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0:05 - 0:07假设有些水
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0:07 - 0:08那么它会到达
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0:08 - 0:11自身解离的平衡
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0:11 - 0:14所以一部分水会变成一些氢离子
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0:14 - 0:19这些会粘上其它的水分子
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0:19 - 0:21变成H3O+
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0:21 - 0:24不过只要写成氢离子就行
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0:24 - 0:26氢离子其实是个游离的质子
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0:26 - 0:29加上氢氧根离子
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0:29 - 0:31同时我们也知道
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0:31 - 0:37在25°C的平衡状态下
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0:37 - 0:38记住啦
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0:38 - 0:40平衡常数和平衡反应
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0:40 - 0:42只由温度确定
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0:42 - 0:43没别的了
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0:44 - 0:47假设一个分子 当然啦
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0:47 - 0:50也是在25°C下
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0:50 - 0:52我们上上集讲过这个
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0:52 - 0:53平衡常数
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0:53 - 0:54我们来复习一下
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0:55 - 0:58就是产物的浓度
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0:58 - 1:04除以反应物的浓度
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1:04 - 1:06但在这里反应物只有水
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1:06 - 1:07而它是溶剂
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1:07 - 1:10如果反应物无处不在
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1:10 - 1:12你回想一下那个直观的例子
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1:12 - 1:14就知道它存在的概率是1
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1:14 - 1:16它就是无处不在
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1:16 - 1:18所以不用考虑它
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1:18 - 1:19或者你可以看成除以1之类的
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1:19 - 1:24这等于水的平衡常数
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1:24 - 1:27我们已知这个常数是10的-14次方
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1:27 - 1:30因为水单独存在时
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1:30 - 1:35氢离子浓度是10的-7次方
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1:35 - 1:39氢氧根的浓度也是10的-7次方
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1:39 - 1:41同时对它们取对数
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1:41 - 1:46如果你对Kw…
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1:46 - 1:48这是什么意思呢？
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1:48 - 1:49如果把p放在某个东西前面
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1:49 - 1:51就表示 对这个东西取负常用对数
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1:52 - 1:54取10^(-14)的负对数
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1:54 - 1:5710^(-14)的对数就是-14
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1:58 - 2:00所以它的负对数就是14
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2:00 - 2:07结果pKw就是14 就等于…
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2:07 - 2:10如果我把另一边也取负对数
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2:10 - 2:11我来算算
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2:12 - 2:13这就是对数的性质了
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2:13 - 2:17这就属于数学而不是化学的范畴了
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2:17 - 2:22所以是H+的对数乘以OH-
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2:22 - 2:24乘以咱们的氢氧根
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2:24 - 2:26这是等价的 只是对数运算
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2:26 - 2:32这等于 氢的负对数减去
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2:32 - 2:40或者你可以说是加上 OH-的负对数
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2:40 - 2:42来看看这是啥？
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2:42 - 2:47这就是pH嘛
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2:47 - 2:50它就是一个负对数
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2:50 - 2:53这是10的-7次方 对吧？
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2:54 - 2:56它的常用对数是-7
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2:56 - 2:58把负号提前
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2:58 - 3:00pH就等于7了
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3:00 - 3:02那这是啥呢？
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3:02 - 3:03看这儿
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3:03 - 3:06这就是咱们的pOH嘛
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3:06 - 3:09就是氢氧根浓度的负对数
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3:09 - 3:13当然喇 它的浓度也是10^(-7)
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3:13 - 3:17所以咱们的pOH等于负的浓度的对数-7
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3:17 - 3:18把负号提前
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3:18 - 3:19pOH等于7
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3:19 - 3:24于是你就得到这个pKw的小式子了
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3:25 - 3:28或者叫水解离的平衡常数的负对数
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3:28 - 3:33pKw等于
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3:33 - 3:42水的pH 加上水的pOH
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3:42 - 3:44而这个 在25°C
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3:44 - 3:45这得是个不变的常数
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3:45 - 3:47因为我们要开始捣乱
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3:47 - 3:49通过倒点酸或碱到水里头
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3:49 - 3:56所以25°C下 pKw为14
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3:56 - 3:58记住 只要温度不变
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3:58 - 4:00而你又没有对分子做太过分的事
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4:01 - 4:04平衡常数就不会变
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4:04 - 4:05所以我们才叫它常数嘛
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4:05 - 4:07铺垫了半天了
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4:07 - 4:10我们快想想如果我倒点酸进去
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4:10 - 4:14会发生什么…
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4:14 - 4:17假设我放的是盐酸
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4:17 - 4:22我换个创意点的颜色写吧
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4:22 - 4:24这儿有盐酸
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4:24 - 4:27它是个水溶液
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4:27 - 4:31我们都知道它是完全电离的
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4:31 - 4:39就是说 这儿只剩下氢离子
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4:39 - 4:40在这种情况下
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4:40 - 4:43它当然是和水分子黏在一块
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4:43 - 4:45形成水合氢离子
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4:45 - 4:52加上氯离子阴离子 或者叫负离子
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4:52 - 4:54就在那儿
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4:55 - 5:09假设我放1mol/L的…
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5:09 - 5:10或者
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5:10 - 5:13有时也可以写成1大写M的\N【译者注：1M=1molar=1mol/L】
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5:13 - 5:14盐酸
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5:14 - 5:16那么本质上我在干嘛呢？
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5:17 - 5:19取1mol/L的盐酸
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5:19 - 5:20理论上就是
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5:20 - 5:26每升溶液里
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5:27 - 5:29有1mol的HCl
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5:29 - 5:30主要还是水啦
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5:30 - 5:31它是个水溶液嘛
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5:31 - 5:34每升水 对吧？
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5:34 - 5:36在这儿这些东西的浓度
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5:36 - 5:38会变成多少呢？
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5:38 - 5:39特别是
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5:39 - 5:42氢的浓度 会变成多少？
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5:42 - 5:47嗯… 它完全电离 对吧？
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5:47 - 5:48所以这个全部…
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5:48 - 5:50这不是可逆平衡反应
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5:50 - 5:53注意 我只画了单向的箭头指着右边
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5:53 - 5:55连个很小的左箭头都没有
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5:55 - 5:58盐酸是个强酸
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5:58 - 6:01那么如果溶液中有
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6:01 - 6:031mol/L的HCl
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6:03 - 6:04你不会找到任何这个
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6:04 - 6:05你只能看到这些
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6:05 - 6:11所以溶液中氢离子的浓度
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6:11 - 6:17就等于1mol/L
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6:17 - 6:20当然溶液里面还有1mol/L的氯离子
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6:20 - 6:21不过不用管它
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6:21 - 6:24如果我之前没提水会电离
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6:24 - 6:25那么很容易就能算出来
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6:25 - 6:28这个溶液的pH
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6:28 - 6:30现在盐酸已经倒进去了
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6:30 - 6:36而pH就表示氢离子的浓度
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6:36 - 6:39又已知氢离子的浓度了
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6:39 - 6:43就是1molar 或者说1mol/L
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6:43 - 6:49那么pH就会等于
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6:49 - 6:55氢离子浓度的以10为底的负对数
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6:55 - 6:56浓度是1
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6:56 - 6:5910的几次方等于1呢？
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6:59 - 7:03嗯 任何数的0次方都等于1
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7:03 - 7:0310也是
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7:04 - 7:06因为0的负数就是0
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7:06 - 7:08所以你的pH就是0
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7:08 - 7:15如果这儿有1mol/L的盐酸
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7:15 - 7:19你把它都倒进水溶液里
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7:19 - 7:21啊 我意思是说
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7:21 - 7:23当我说1mol/L时
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7:23 - 7:24就表示已经放进去了
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7:24 - 7:28那么如果溶液的浓度是1mol/L
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7:28 - 7:31溶剂是水
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7:31 - 7:33它的pH就是0
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7:34 - 7:35这pH是0
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7:35 - 7:45没有任何酸在里面的水 pH等于7
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7:45 - 7:50我们把这个pH值称为中性
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7:50 - 7:54现在我们就假设有
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7:54 - 7:591mol/L的盐酸 我们可以说…
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7:59 - 8:01我用红色吧 因为…
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8:01 - 8:08可以说水中的HCl的pH等于0
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8:08 - 8:12所以很明显pH越低酸性越强
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8:12 - 8:15我们已经在前面的视频里讲过了
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8:15 - 8:19现在我们算一下盐酸的pOH是多少
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8:19 - 8:25水溶液中的盐酸的pOH
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8:25 - 8:29嗯 这得回到勒夏特列原理 对吧？
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8:29 - 8:31回想一下之前提到的
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8:31 - 8:35这里只有纯水
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8:35 - 8:38如果把1mol/L的盐酸放进来
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8:38 - 8:44本质上我们就是把一堆
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8:44 - 8:47质子放进来了
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8:47 - 8:51我们大大地增大了氢离子的浓度
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8:51 - 8:53那勒夏特列原理就会说 噢
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8:53 - 8:55这不就是得要消耗很多氢氧根
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8:55 - 8:57反应就得往这个方向移动
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8:57 - 9:00这个平衡就会往这个方向移动
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9:00 - 9:01不过要记住
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9:01 - 9:04水自身电离的浓度只有10的-7次方
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9:04 - 9:07我们可是倒了一百万倍…
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9:07 - 9:14就是说这只占在千万分之一mol/L
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9:14 - 9:16现在我们要倒进去了 多少来着？
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9:16 - 9:1910的7次
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9:19 - 9:23我们把比那多一千万倍的氢离子
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9:23 - 9:24倒进水里
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9:24 - 9:26所以氢氧根都被耗光了
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9:26 - 9:27可能变成水了
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9:27 - 9:32所以氢氧根的浓度降低太多太多
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9:32 - 9:33因为我们真的倒了太多了
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9:33 - 9:35而这个的浓度会上升
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9:35 - 9:37因为它只能消耗一部分氢氧根
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9:37 - 9:39这儿并没那么多
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9:39 - 9:41这儿只有10^(-7)mol/L
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9:41 - 9:44而氢最后还是1mol/L
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9:44 - 9:45而如果它最后还是1mol/L
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9:45 - 9:48因为10^(-7)mol/L
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9:48 - 9:49本质上 你可以看成是
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9:49 - 9:51它全都被这东西耗光了
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9:51 - 9:54结果OH-的浓度会是多少呢？
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9:54 - 9:55嗯… 已知
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9:55 - 10:0025°C下水的pKw是14
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10:00 - 10:02且水的pKw是等于
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10:02 - 10:06溶液的pH 加pOH
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10:06 - 10:13而且盐酸pH是0 对吧？
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10:13 - 10:15我们有1mol/L的盐酸
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10:15 - 10:19那么1mol/L盐酸的pOH就是14
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10:19 - 10:24所以咱们这儿的pOH就等于14了
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10:24 - 10:26现在我们同样倒点碱进水里
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10:26 - 10:28再算一下它的pH是多少
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10:28 - 10:29倒一种强碱
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10:29 - 10:31我想你会发现它只是反过来
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10:31 - 10:36假设有氢氧化钾(KOH)
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10:36 - 10:38这是个强碱
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10:38 - 10:44所以它会在水里完全电离成钾离子
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10:44 - 10:47带正电
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10:47 - 10:51加上氢氧根离子
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10:51 - 10:52它会完全电离
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10:52 - 10:54如果这些全都在水溶液里
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10:54 - 10:55我写下来吧
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10:55 - 11:03水溶液 顾名思义就是在水里头 这不用说~
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11:03 - 11:06然后假设放1mol/L
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11:06 - 11:08记住 浓度很重要
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11:08 - 11:10你不能光说 哦 盐酸的pH就是0
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11:10 - 11:11不行
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11:11 - 11:14你得说1mol/L盐酸 pH是0
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11:14 - 11:16实际上我刚才也没写出来
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11:16 - 11:20我在这写一下吧 1mol/L
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11:20 - 11:21留给你们自己算算
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11:21 - 11:252mol/L的盐酸的pH和pOH是多少
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11:25 - 11:27或者取10mol/L的盐酸
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11:27 - 11:30给你们算算它的pH
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11:30 - 11:40回过头来 我们有1mol/L氢氧化钾
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11:40 - 11:411mol/L这个
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11:41 - 11:43它在水里完全电离
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11:43 - 11:47啥都不剩
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11:47 - 11:51那么OH-的的浓度是多少呢？
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11:51 - 11:55OH-的浓度是1mol/L
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11:55 - 11:57对吧？
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11:57 - 11:58如果你有1mol/L这个
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11:58 - 11:59就有1mol/L这个
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11:59 - 12:02因为这个在水里全都没了
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12:02 - 12:05那么pOH是多少？
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12:05 - 12:09pOH就是这个的负对数
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12:09 - 12:111的对数是0
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12:11 - 12:130的负数还是0
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12:13 - 12:18然后在这种情况下你的pH
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12:18 - 12:20嗯… 你可能会说
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12:20 - 12:21哦 它不就是氢的浓度嘛
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12:21 - 12:23虽然你并不知道氢离子的浓度是多少
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12:23 - 12:25但你知道当你倒了一堆这个后
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12:25 - 12:26它就会消耗一堆氢离子
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12:26 - 12:28所以氢离子就会减少很多
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12:28 - 12:29于是你可能会问 嗯… 那要怎么算？
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12:29 - 12:30好吧 你记得吧
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12:30 - 12:3325°C
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12:33 - 12:35水的平衡常数
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12:35 - 12:38等于pH加pOH
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12:38 - 12:39我们在视频一开始就铺垫了
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12:39 - 12:44所以14就等于pH加上0
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12:44 - 12:460就是这里的pOH
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12:46 - 12:50所以pH就是14
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12:50 - 12:51那如果你有1mol/L…
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12:51 - 12:54这里我用了氢氧化钾
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12:54 - 12:56不过如果你有1mol/L的强碱
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12:56 - 12:58我写一下这个
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12:58 - 13:061mol/L的强碱
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13:06 - 13:09记住 强在化学里是个正式的术语
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13:09 - 13:11表示完全电离
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13:11 - 13:19这儿pH为14 pOH为0
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13:19 - 13:23如果是1mol/L的强酸
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13:23 - 13:26如果某人声称自己有pH是0的东西
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13:26 - 13:29而且他们打算丢给你
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13:29 - 13:32你就应该谢绝或逃离
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13:32 - 13:36因为这很可能会伤害你的…
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13:36 - 13:38呃 跑题了
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13:38 - 13:40假设有1mol/L强酸
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13:40 - 13:48其pH为0 pOH为14
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13:48 - 13:50反正在下集我就会好好演示
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13:50 - 13:53可能会让你有一个印象
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13:53 - 13:54知道这是个绝对标度
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13:54 - 13:57这儿0就是你得到的酸度
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13:57 - 13:5914是通过pH计算得来的碱度
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13:59 - 14:00不过这不是重点
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14:00 - 14:02实际上可能比这高
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14:02 - 14:03也可能比这低
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14:03 - 14:08刚才那个例子是1mol/L强酸
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14:08 - 14:10假设现在是2mol/L的强酸
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14:10 - 14:12或者其实是10mol/L
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14:12 - 14:13可以吧？
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14:13 - 14:19假设氢的浓度是10mol/L
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14:19 - 14:22如果把10mol/L的强酸
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14:22 - 14:24加进水溶液里
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14:24 - 14:27我用mol/L 说明加了以后浓度是10
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14:27 - 14:29那pH是多少？
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14:29 - 14:33就等于10的以10为底的负对数
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14:33 - 14:3510的常用对数 就是1
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14:35 - 14:3710的1次方
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14:37 - 14:38所以这个对数等于-1
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14:38 - 14:40所以pH等于1
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14:40 - 14:42如果有10mol/L的
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14:42 - 14:46盐酸或硝酸 或类似的东西
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14:46 - 14:47好了 这集到此为止
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14:48 - 14:49下集见
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