Вопрос
SourDoh
Вчера 23:13
Как рассчитать pH раствора щёлочи?
Я пытаюсь понять, можно ли заменить католит из системы электролиза солёной воды на раствор щёлочи при изготовлении кренделей. Чтобы это выяснить, мне нужно знать pH моего раствора щёлочи, а это довольно сложный расчёт. Может ли кто-нибудь объяснить, как рассчитать pH 4%-ного раствора щёлочи? (например, 40 г щёлочи на 1 литр воды)
Перевод вопроса с Cooking Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://cooking.stackexchange.com/questions/81183/how-to-calculate-the-ph-of-a-lye-solution
1
Точное количество будет зависеть от состава щёлочи. Под щёлочью обычно подразумевают гидроксид натрия (NaOH) или гидроксид калия (KOH). Для целей расчёта я буду исходить из того, что это гидроксид натрия.
Поскольку молекулы очень маленькие, химики используют для их подсчёта более крупные единицы измерения, а именно моль. Один моль вещества содержит 6,022 x 1023 молекул этого вещества. Это как дюжина яиц, только вместо 12 получается 6,022 x 1023.
Один моль гидроксида натрия весит 40 г (Ctrl-F «молярная масса» в статье в Википедии). Таким образом, 40 г щёлочи, которую вы используете, содержат один моль, или 6,022 x 1023 молекул, NaOH.
Каждая молекула NaOH диссоциирует, то есть распадается, на один ион натрия и один гидроксид-ион: Na+ и OH−. Гидроксид-ионы отвечают за коррозионную активность сильных оснований, а также за ощущение скользкости, если вы случайно испачкаете ими руки. Таким образом, в этом растворе содержится один моль гидроксид-ионов.
Теперь вы можете преобразовать это значение в концентрацию, которая определяется количеством вещества, делённым на объём, в котором оно находится. Здесь количество вещества составляет 1 моль, а объём — 1 л, поэтому концентрация OH− равна (1 моль)/(1 л) = 1 моль/л. Концентрацию обычно обозначают квадратными скобками, поэтому принято писать [OH−] = 1 моль/л.
Наконец, мы подошли к последнему пункту. pH раствора определяется по формуле pH = −log10[H+], где квадратные скобки [H+] обозначают концентрацию ионов водорода H+. Есть небольшая проблема: pH зависит от [H+], а мы знаем только [OH−]. К счастью, также известно, что при использовании воды в качестве растворителя при комнатной температуре выполняется следующее соотношение:
[H+] x [OH−] = 10−14 моль2/л2
Следовательно, [H+] = (10−14 моль2/л2)/(1 моль/л) = 10−14 моль/л. Если взять отрицательный логарифм от этого значения, получится pH = 14.
Если у вас на самом деле гидроксид калия, вам нужно будет повторить все эти шаги. Конечный результат не сильно изменится: pH будет равен 13,85.