Рассчитать водородный показатель рН, если концентрация ионов [ОН− ] = 10–5 моль/л. Указать среду раствора.

pH = 14 - pOH pH = 14 - (-5) = 14 + 5 = 9

Среда раствора: щелочная.

Для расчета водородного показателя pH, зная концентрацию ионов гидроксида ([OH⁻]), необходимо воспользоваться взаимосвязью между концентрацией [OH⁻] и [H⁺] (ионов водорода). Вода диссоциирует на ионы по следующей реакции:

[ \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{OH}^- ]

В чистой воде и в водных растворах при 25°C произведение концентраций ионов водорода и гидроксида всегда равно константе ионного произведения воды ((K_w)), которая равна (1 \times 10^{-14}) моль²/л²:

[ [\text{H}^+] \times [\text{OH}^-] = K_w = 1 \times 10^{-14} ]

Из этого уравнения можно выразить концентрацию ионов водорода:

[ [\text{H}^+] = \frac{K_w}{[\text{OH}^-]} ]

Подставим известное значение (K_w) и данную концентрацию [OH⁻]:

[ [\text{H}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1 \times 10^{-5}} = 1 \times 10^{-9} \, \text{моль/л} ]

Теперь, зная концентрацию ионов водорода, можем рассчитать водородный показатель pH:

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

Подставим значение [H⁺]:

[ \text{pH} = -\log(1 \times 10^{-9}) ]

Логарифм числа вида (1 \times 10^{-n}) равен -n:

[ \text{pH} = -(-9) = 9 ]

Таким образом, водородный показатель pH раствора равен 9.

Теперь определим среду раствора. pH-метрический шкала варьируется от 0 до 14:

• pH = 7 считается нейтральной средой.
• pH < 7 указывает на кислую среду.
• pH > 7 указывает на щелочную (основную) среду.

Поскольку расчётный pH равен 9, это означает, что среда раствора является щелочной.

Для расчета водородного показателя pH используется формула: pH = 14 - pOH, где pOH = -log[OH-].

Итак, в данном случае pOH = -log(10^-5) = -(-5) = 5.

Теперь находим pH: pH = 14 - 5 = 9.

Таким образом, водородный показатель pH равен 9. Это указывает на то, что среда раствора является щелочной.