|
Работа 1.2 Переход от величины концентраций ионов к рХ и наоборот Оборудование: таблица логарифмов и антилогарифмов, калькулятор. Пример 1 Концентрация ионов водорода равна 0,0005 моль/л*. Чему равен рН этого раствора? Решение. Здесь рН= -lg 0,0005= -lg 5•10–4. Значения логарифма при вычислении рН нужно округлять до 0,01, так как точность экспериментальных методов определения рН не превышает этой величины. Поэтому: рН= -lg510-4= -(lg5 + lg 10-4)= -(0,70 - 4)= 3,30 (логарифм пяти по таблице логарифмов равен 0,70 (прил. 1, 3 или на калькуляторе с клавишей для вычисления логарифмов нажимают на клавишу 5 и затем на клавишу log). Ответ рН=3,3. *В пособии применяются наряду с единицами СИ и традиционные единицы, применяемые в классических методиках. Стандарт (ГОСТ 8.417–81) допускает в известных пределах применение внесистемных единиц. Пример 2 Чему равен рН раствора, в котором концентрация ионов ОН– составляет 2,2•10-4 моль/л? Решение. Определим сначала рОН раствора: рОН= - lg [OH-]= - lg 2,210-4= -(0,34 - 4)= 3,66 Следовательно: рН= 14-рОН= 14-3,66= 10,34. Пример 3 Чему равны концентрации ионов Н+ и ОН- в растворе, рН которого равен 4,87? Решение. Так как рН= -lg[Н+], то lg[Н+]= -рН= -4,87. В полученном значении логарифма отрицательна как целая его часть (характеристика), так и дробная часть (мантисса). Между тем для пользования таблицами значение нужно преобразовать так, чтобы отрицательной была только характеристика, а мантисса положительной. Для этого прибавим к мантиссе (-0,87) единицу: -0,87+1=+0,13. Чтобы при этом величина логарифма не изменилась, от характеристики (-4) нужно отнять единицу, превратив характеристику в -5. После такого преобразования будем иметь lg[H+]=-5,13. Отсюда по таблицам антилогарифмов (прил.2) находим: [Н+]=1,35•10-5 моль/л. Для вычисления концентрации ионов ОН– поделим на полученную величину (1,35•10-5) ионное произведение воды (10-14):[ОН-]=10-14 делим на (1,35•10-5)=7,41•10-10 моль/л. Сначала можно вычислить рОН и по нему определить величину ОН–: рОН= 14-4,87=-9,13; lg [OH-]= -9,13= 10,87. Отсюда [ОН-]= 7,4110-10 моль/л. Аналогично через рХ выражают концентрацию других ионов. Пример 4 Чему равна концентрация ионов [Х] в растворе, рХ (-lg [Х]), которого равен 2,15. Решение. Если рХ= -lg[Х], то при рХ=2,15, отрицательный логарифм концентрации раствора также равен 2,15. Записываем: -lg[Х]=2,15. При помощи инженерного калькулятора через десятичный отрицательный логарифм концентрации находят количественную концентрацию ионов раствора. Для этого набирают основание 10, затем нажимают клавишу ух (для log10) и степень. Для отрицательного логарифма нажимают еще клавишу [±] и затем нажимают [=]. Концентрацию [Х] определяемого иона записываем в следующем виде: [Х]=0,007079 моль/л. Через атомную массу рассчитывают массу элемента или иона в анализируемом растворе (прил.4). Если необходимо, то рассчитывают процентное содержание элемента или иона в веществе по навеске (см. тему “Алгоритм решения расчетных задач”). Задание Рассчитать численную концентрацию ионов аммония, нитратов, свинца, кадмия при отрицательном логарифме их молярной концентрации, равном: 2,15; 2,75; 2,83; 3,28. Пересчитать их численную (количественную) концентрацию в массовую концентрацию ионов. |