pH, pOH of Strong Acids and Bases
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0:00 - 0:05我們知道如果把水留在容器裏不管
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0:05 - 0:07假設有些水
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0:07 - 0:08那麽它會到達
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0:08 - 0:11自身解離的平衡
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0:11 - 0:14所以一部分水會變成一些氫離子
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0:14 - 0:19這些會粘上其它的水分子
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0:19 - 0:21變成H3O+
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0:21 - 0:24不過只要寫成氫離子就行
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0:24 - 0:26氫離子其實是個遊離的質子
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0:26 - 0:29加上氫氧根離子
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0:29 - 0:31同時我們也知道
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0:31 - 0:37在25°C的平衡狀態下
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0:37 - 0:38記住啦
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0:38 - 0:40平衡常數和平衡反應
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0:40 - 0:42只由溫度確定
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0:42 - 0:43沒別的了
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0:44 - 0:47假設一個分子 當然啦
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0:47 - 0:50也是在25°C下
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0:50 - 0:52我們上上集講過這個
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0:52 - 0:53平衡常數
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0:53 - 0:54我們來複習一下
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0:55 - 0:58就是產物的濃度
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0:58 - 1:04除以反應物的濃度
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1:04 - 1:06但在這裡反應物只有水
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1:06 - 1:07而它是溶劑
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1:07 - 1:10如果反應物無處不在
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1:10 - 1:12你回想一下那個直觀的例子
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1:12 - 1:14就知道它存在的機率是1
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1:14 - 1:16它就是無處不在
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1:16 - 1:18所以不用考慮它
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1:18 - 1:19或者你可以看成除以1之類的
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1:19 - 1:24這等於水的平衡常數
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1:24 - 1:27我們已知這個常數是10的-14次方
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1:27 - 1:30因爲水單獨存在時
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1:30 - 1:35氫離子濃度是10的-7次方
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1:35 - 1:39氫氧根的濃度也是10的-7次方
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1:39 - 1:41同時對它們取對數
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1:41 - 1:46如果你對Kw…
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1:46 - 1:48這是什麽意思呢？
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1:48 - 1:49如果把p放在某個東西前面
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1:49 - 1:51就表示 對這個東西取負常用對數
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1:52 - 1:54取10^(-14)的負對數
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1:54 - 1:5710^(-14)的對數就是-14
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1:58 - 2:00所以它的負對數就是14
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2:00 - 2:07結果pKw就是14 就等於…
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2:07 - 2:10如果我把另一邊也取負對數
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2:10 - 2:11我來算算
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2:12 - 2:13這就是對數的性質了
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2:13 - 2:17這就屬於數學而不是化學的範疇了
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2:17 - 2:22所以是H+的對數乘以OH-
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2:22 - 2:24乘以咱們的氫氧根
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2:24 - 2:26這是等價的 只是對數運算
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2:26 - 2:32這等於 氫的負對數減去
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2:32 - 2:40或者你可以說是加上 OH-的負對數
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2:40 - 2:42來看看這是啥？
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2:42 - 2:47這就是pH嘛
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2:47 - 2:50它就是一個負對數
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2:50 - 2:53這是10的-7次方 對吧？
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2:54 - 2:56它的常用對數是-7
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2:56 - 2:58把負號提前
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2:58 - 3:00pH就等於7了
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3:00 - 3:02那這是啥呢？
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3:02 - 3:03看這兒
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3:03 - 3:06這就是咱們的pOH嘛
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3:06 - 3:09就是氫氧根濃度的負對數
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3:09 - 3:13當然喇 它的濃度也是10^(-7)
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3:13 - 3:17所以咱們的pOH等於負的濃度的對數-7
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3:17 - 3:18把負號提前
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3:18 - 3:19pOH等於7
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3:19 - 3:24於是你就得到這個pKw的小式子了
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3:25 - 3:28或者叫水解離的平衡常數的負對數
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3:28 - 3:33pKw等於
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3:33 - 3:42水的pH 加充填水的pOH
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3:42 - 3:44而這個 在25°C
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3:44 - 3:45這得是個不變的常數
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3:45 - 3:47因爲我們要開始搗亂
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3:47 - 3:49通過倒點酸或堿到水裏頭
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3:49 - 3:56所以25°C下 pKw爲14
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3:56 - 3:58記住 只要溫度不變
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3:58 - 4:00而你又沒有對分子做太過分的事
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4:01 - 4:04平衡常數就不會變
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4:04 - 4:05所以我們才叫它常數嘛
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4:05 - 4:07鋪墊了半天了
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4:07 - 4:10我們快想想如果我倒點酸進去
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4:10 - 4:14會發生什麽…
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4:14 - 4:17假設我放的是氫氯酸
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4:17 - 4:22我換個創意點的顏色寫吧
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4:22 - 4:24這兒有氫氯酸
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4:24 - 4:27它是個水溶液
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4:27 - 4:31我們都知道它是完全遊離的
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4:31 - 4:39就是說 這兒只剩下氫離子
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4:39 - 4:40在這種情況下
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4:40 - 4:43它當然是和水分子黏在一塊
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4:43 - 4:45形成鋞離子
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4:45 - 4:52加上氯離子陰離子 或者叫負離子
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4:52 - 4:54就在那兒
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4:55 - 5:09假設我放1mol/L的…
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5:09 - 5:10或者
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5:10 - 5:13有時也可以寫成1大寫M的\N【譯者注：1M=1molar=1mol/L】
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5:13 - 5:14氫氯酸
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5:14 - 5:16那麽本質上我在幹嘛呢？
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5:17 - 5:19取1mol/L的氫氯酸
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5:19 - 5:20理論上就是
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5:20 - 5:26每升溶液裏
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5:27 - 5:29有1mol的HCl
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5:29 - 5:30主要還是水啦
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5:30 - 5:31它是個水溶液嘛
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5:31 - 5:34每升水 對吧？
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5:34 - 5:36在這兒這些東西的濃度
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5:36 - 5:38會變成多少呢？
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5:38 - 5:39特別是
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5:39 - 5:42氫的濃度 會變成多少？
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5:42 - 5:47嗯… 它完全遊離 對吧？
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5:47 - 5:48所以這個全部…
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5:48 - 5:50這不是可逆平衡反應
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5:50 - 5:53注意 我只畫了單向的箭頭指著右邊
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5:53 - 5:55連個很小的左箭頭都沒有
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5:55 - 5:58氫氯酸是個強酸
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5:58 - 6:01那麽如果溶液中有
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6:01 - 6:031mol/L的HCl
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6:03 - 6:04你不會找到任何這個
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6:04 - 6:05你只能看到這些
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6:05 - 6:11所以溶液中氫離子的濃度
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6:11 - 6:17就等於1mol/L
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6:17 - 6:20當然溶液裏面還有1mol/L的氯離子
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6:20 - 6:21不過不用管它
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6:21 - 6:24如果我之前沒提水會遊離
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6:24 - 6:25那麽很容易就能算出來
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6:25 - 6:28這個溶液的pH
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6:28 - 6:30現在氫氯酸已經倒進去了
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6:30 - 6:36而pH就表示氫離子的濃度
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6:36 - 6:39又已知氫離子的濃度了
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6:39 - 6:43就是1molar 或者說1mol/L
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6:43 - 6:49那麽pH就會等於
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6:49 - 6:55氫離子濃度的以10爲底的負對數
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6:55 - 6:56濃度是1
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6:56 - 6:5910的幾次方等於1呢？
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6:59 - 7:03嗯 任何數的0次方都等於1
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7:03 - 7:0310也是
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7:04 - 7:06因爲0的負數就是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如果這兒有1mol/L的氫氯酸
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7:15 - 7:19你把它都倒進水溶液裏
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7:19 - 7:21啊 我意思是說
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7:21 - 7:23當我說1mol/L時
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7:23 - 7:24就表示已經放進去了
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7:24 - 7:28那麽如果溶液的濃度是1mol/L
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7:28 - 7:31溶劑是水
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7:31 - 7:33它的pH就是0
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7:34 - 7:35這pH是0
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7:35 - 7:45沒有任何酸在裏面的水 pH等於7
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7:45 - 7:50我們把這個pH值稱爲中性
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7:50 - 7:54現在我們就假設有
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7:54 - 7:591mol/L的氫氯酸 我們可以說…
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7:59 - 8:01我用紅色吧 因爲…
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8:01 - 8:08可以說水中的HCl的pH等於0
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8:08 - 8:12所以很明顯pH越低酸性越強
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8:12 - 8:15我們已經在前面的影片裏講過了
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8:15 - 8:19現在我們算一下氫氯酸的pOH是多少
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8:19 - 8:25水溶液中的氫氯酸的pOH
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8:25 - 8:29嗯 這得回到勒夏特列原理 對吧？
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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這裡只有純水
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8:35 - 8:38如果把1mol/L的氫氯酸放進來
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8:38 - 8:44本質上我們就是把一堆
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8:44 - 8:47質子放進來了
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8:47 - 8:51我們大大地增大了氫離子的濃度
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8:51 - 8:53那勒夏特列原理就會說 噢
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8:53 - 8:55這不就是得要消耗很多氫氧根
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8:55 - 8:57反應就得往這個方向移動
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8:57 - 9:00這個平衡就會往這個方向移動
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9:00 - 9:01不過要記住
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9:01 - 9:04水自身遊離的濃度只有10的-7次方
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9:04 - 9:07我們可是倒了一百萬倍…
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9:07 - 9:14就是說這只占在千萬分之一mol/L
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9:14 - 9:16現在我們要倒進去了 多少來著？
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9:16 - 9:1910的7次
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9:19 - 9:23我們把比那多一千萬倍的氫離子
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9:23 - 9:24倒進水裏
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9:24 - 9:26所以氫氧根都被耗光了
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9:26 - 9:27可能變成水了
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9:27 - 9:32所以氫氧根的濃度降低太多太多
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9:32 - 9:33因爲我們真的倒了太多了
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9:33 - 9:35而這個的濃度會擧升
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9:35 - 9:37因爲它只能消耗一部分氫氧根
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9:37 - 9:39這兒並沒那麽多
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9:39 - 9:41這兒只有10^(-7)mol/L
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9:41 - 9:44而氫最後還是1mol/L
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9:44 - 9:45而如果它最後還是1mol/L
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9:45 - 9:48因爲10^(-7)mol/L
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9:48 - 9:49本質上 你可以看成是
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9:49 - 9:51它全都被這東西耗光了
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9:51 - 9:54結果OH-的濃度會是多少呢？
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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是等於
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10:02 - 10:06溶液的pH 加pOH
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10:06 - 10:13而且氫氯酸pH是0 對吧？
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10:13 - 10:15我們有1mol/L的氫氯酸
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10:15 - 10:19那麽1mol/L氫氯酸的pOH就是14
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10:19 - 10:24所以咱們這兒的pOH就等於14了
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10:24 - 10:26現在我們同樣倒點堿進水裏
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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倒一種強堿
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10:29 - 10:31我想你會發現它只是反過來
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10:31 - 10:36假設有氫氧化鉀(KOH)
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10:36 - 10:38這是個強堿
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10:38 - 10:44所以它會在水裏完全遊離成鉀離子
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10:44 - 10:47帶正電
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10:47 - 10:51加上氫氧根離子
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10:51 - 10:52它會完全遊離
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10:52 - 10:54如果這些全都在水溶液裏
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10:54 - 10:55我寫下來吧
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10:55 - 11:03水溶液 顧名思義就是在水裏頭 這不用說~
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11:03 - 11:06然後假設放1mol/L
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11:06 - 11:08記住 濃度很重要
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11:08 - 11:10你不能光說 哦 氫氯酸的pH就是0
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11:10 - 11:11不行
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11:11 - 11:14你得說1mol/L氫氯酸 pH是0
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11:14 - 11:16實際上我剛才也沒寫出來
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11:16 - 11:20我在這寫一下吧 1mol/L
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11:20 - 11:21留給你們自己算算
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11:21 - 11:252mol/L的氫氯酸的pH和pOH是多少
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11:25 - 11:27或者取10mol/L的氫氯酸
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11:27 - 11:30給你們算算它的pH
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11:30 - 11:40回過頭來 我們有1mol/L氫氧化鉀
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11:40 - 11:411mol/L這個
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11:41 - 11:43它在水裏完全遊離
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11:43 - 11:47啥都不剩
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11:47 - 11:51那麽OH-的的濃度是多少呢？
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11:51 - 11:55OH-的濃度是1mol/L
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11:55 - 11:57對吧？
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11:57 - 11:58如果你有1mol/L這個
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11:58 - 11:59就有1mol/L這個
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11:59 - 12:02因爲這個在水裏全都沒了
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12:02 - 12:05那麽pOH是多少？
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12:05 - 12:09pOH就是這個的負對數
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12:09 - 12:111的對數是0
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12:11 - 12:130的負數還是0
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12:13 - 12:18然後在這種情況下你的pH
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12:18 - 12:20嗯… 你可能會說
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12:20 - 12:21哦 它不就是氫的濃度嘛
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12:21 - 12:23雖然你並不知道氫離子的濃度是多少
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12:23 - 12:25但你知道當你倒了一堆這個後
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12:25 - 12:26它就會消耗一堆氫離子
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12:26 - 12:28所以氫離子就會減少很多
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12:28 - 12:29於是你可能會問 嗯… 那要怎麽算？
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12:29 - 12:30好吧 你記得吧
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12:30 - 12:3325°C
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12:33 - 12:35水的平衡常數
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12:35 - 12:38等於pH加pOH
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12:38 - 12:39我們在影片一開始就鋪墊了
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12:39 - 12:44所以14就等於pH加上0
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12:44 - 12:460就是這裡的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這裡我用了氫氧化鉀
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12:54 - 12:56不過如果你有1mol/L的強堿
-
12:56 - 12:58我寫一下這個
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12:58 - 13:061mol/L的強堿
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13:06 - 13:09記住 強在化學裏是個正式的術語
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13:09 - 13:11表示完全遊離
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13:11 - 13:19這兒pH爲14 pOH爲0
-
13:19 - 13:23如果是1mol/L的強酸
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13:23 - 13:26如果某人聲稱自己有pH是0的東西
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13:26 - 13:29而且他們打算丟給你
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13:29 - 13:32你就應該謝絕或逃離
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13:32 - 13:36因爲這很可能會損害你的…
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13:36 - 13:38呃 跑題了
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13:38 - 13:40假設有1mol/L強酸
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13:40 - 13:48其pH爲0 pOH爲14
-
13:48 - 13:50反正在下集我就會好好演示
-
13:50 - 13:53可能會讓你有一個印象
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13:53 - 13:54知道這是個絕對標度
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13:54 - 13:57這兒0就是你得到的酸度
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13:57 - 13:5914是通過pH計算得來的鹼度
-
13:59 - 14:00不過這不是多重點
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14:00 - 14:02實際上可能比這高
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14:02 - 14:03也可能比這低
-
14:03 - 14:08剛才那個例子是1mol/L強酸
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14:08 - 14:10假設現在是2mol/L的強酸
-
14:10 - 14:12或者其實是10mol/L
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14:12 - 14:13可以吧？
-
14:13 - 14:19假設氫的濃度是10mol/L
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14:19 - 14:22如果把10mol/L的強酸
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14:22 - 14:24加進水溶液裏
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14:24 - 14:27我用mol/L 說明加了以後濃度是10
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14:27 - 14:29那pH是多少？
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14:29 - 14:33就等於10的以10爲底的負對數
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14:33 - 14:3510的常用對數 就是1
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14:35 - 14:3710的1次方
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14:37 - 14:38所以這個對數等於-1
-
14:38 - 14:40所以pH等於1
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14:40 - 14:42如果有10mol/L的
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14:42 - 14:46氫氯酸或硝酸 或類似的東西
-
14:46 - 14:47好了 這集到此爲止
-
14:48 - 14:49下集見
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David Chiu added a translation |