יחידה 7 – חומצות, בסיסים ו-pH

הגדרות

ארניוס (Arrhenius)

ברנסטד–לאורי (Brønsted–Lowry)

יתרון: עובד גם בלי מים!

דוגמה:

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

• $H_2O$ = חומצה (תרם $H^+$)
• $NH_3$ = בסיס (קיבל $H^+$)

זוגות מצומדים

$\underset{\text{חומצה}}{HA} + \underset{\text{בסיס}}{B} \rightleftharpoons \underset{\text{חומצה מצומדת}}{BH^+} + \underset{\text{בסיס מצומד}}{A^-}$

חומצה חזקה ← בסיס מצומד חלש (ולהפך)

pH ו-pOH

הגדרות

$pH = -\log[H^+]$

$pOH = -\log[OH^-]$

$pH + pOH = 14 \quad (\text{ב-}25°C)$

קשר בין ריכוז ל-pH

$[H^+] = 10^{-pH}$

$[OH^-] = 10^{-pOH}$

מכפלת יונית של מים

$K_w = [H^+][OH^-] = 10^{-14} \quad (\text{ב-}25°C)$

סולם ה-pH

חומצות ובסיסים חזקים וחלשים

חומצות חזקות (מתפרקות לחלוטין)

$HCl$, $HBr$, $HI$, $HNO_3$, $H_2SO_4$, $HClO_4$

בסיסים חזקים

$NaOH$, $KOH$, $Ca(OH)_2$, $Ba(OH)_2$

חומצה/בסיס חלשים – מתפרקים רק חלקית. יש שיווי משקל.

חישובי pH

חומצה חזקה

דוגמה: $0.01\,\text{M}\;HCl$

$[H^+] = 0.01 = 10^{-2}$

$pH = -\log(10^{-2}) = 2$

בסיס חזק

דוגמה: $0.001\,\text{M}\;NaOH$

$[OH^-] = 0.001 = 10^{-3}$

$pOH = 3$

$pH = 14 - 3 = 11$

חומצה דו-פרוטית ($H_2SO_4$)

$H_2SO_4 \to 2H^+ + SO_4^{2-}$

דוגמה: $0.05\,\text{M}\;H_2SO_4$

$[H^+] = 2 \times 0.05 = 0.1\,\text{M}$

$pH = -\log(0.1) = 1$

דוגמה טיפוסית למבחן

שאלה: מהו ה-pH של תמיסה שבה $[OH^-] = 5 \times 10^{-4}\,\text{M}$?

פתרון:

$pOH = -\log(5 \times 10^{-4}) = -\log(5) - \log(10^{-4}) = -0.7 + 4 = 3.3$

$pH = 14 - 3.3 = 10.7$

בדיקה: $pH > 7$ → בסיסי ✓ (הגיוני, כי $[OH^-]$ גבוה)

טעויות נפוצות