普通化学/滴定与pH

水的电离

水是一种非常弱的电解质。它会解离成氢氧根离子和氢离子，尽管量非常少。因为纯水是完全中性的，它总是解离成等量的氢氧根离子和氢离子。一旦酸性或碱性物质被添加到纯水中，离子的浓度就会发生变化。无论使用哪种酸碱理论，酸和碱都有一个重要的共同点

• 所有酸都会增加水的H⁺浓度。
• 所有碱都会增加水的OH^-浓度。

此外，氢离子浓度乘以氢氧根离子浓度是一个常数。这个常数被称为水的电离常数，或K_w。在室温下它等于10^-14 mol²/L²。因此

$K_{w}=[{\hbox{H}}^{+}]\times [{\hbox{OH}}^{-}]=1.00\times 10^{-14}mol^{2}/L^{2}$

在中性溶液中，H⁺和OH^-的浓度都等于10^-7。使用上面的方程式，如果知道另一种离子的浓度，就可以确定一种离子的浓度。这个方程式进一步证明了酸和碱之间的关系：随着酸度（H⁺）的增加，碱度（OH^-）必须降低。

pH标尺

为了测量物质的酸度或碱度，采用pH标尺。

pH标尺

• 完全中性的物质的pH值为7。
• 酸的pH值低于7
• 碱的pH值高于7。

pH通常在0到14之间，但它可以是任何值。例如，电池酸的pH值为负数，因为它非常酸性。

各种pH值。

pH的定义

pH标尺在数学上定义为

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

释放质子或增加氢离子（或氢离子）浓度的物质会降低pH值。

pOH

还有一个不太常见的标尺，即pOH标尺。它被定义为

$pOH=-\log {[{\hbox{OH}}^{-}]}$

吸收质子或增加氢氧根离子浓度的物质会降低pOH值。

在室温下，pH和pOH的总和始终为14

$pH+pOH=14$

计算pH

强酸或强碱会在水中完全解离，因此酸/碱的浓度等于H⁺或OH^-的浓度。如果你知道酸或碱的浓度，那么你可以简单地将这个数字代入pH或pOH公式。pH和pOH的总和在室温下始终等于14，因此你可以相互转换这两个值。

如果你知道H⁺浓度，需要知道OH^-浓度（反之亦然），请使用上面K_w的定义。这两个离子浓度的乘积在室温下始终等于10^-14。

滴定

滴定是指用已知浓度的溶液（称为标准溶液或滴定剂）控制地与另一种溶液（称为分析物）混合，以确定其浓度。一种溶液是酸性的，另一种是碱性的。向混合物中添加指示剂。必须选择一种指示剂，使其在酸和碱等量添加时改变颜色。这被称为等当点。但这并不一定意味着 pH 值为 7.0。

多元酸具有多个等当点。

一旦达到等当点，就可以用数学方法确定未知浓度。

练习题

1) 将 5.00 克 NaOH 溶解于 1.00 L 溶液中。

a H⁺ 的浓度是多少？

b pH 值是多少？

滴定和 pH 答案