9.2 pH og sterke syrer/baser | Kjemi 1

Forstå pH-skalaen og hvordan du beregner pH for sterke syrer og baser.

60 min

17 oppgaver

pHpOHHydroniumionerSterke syrerSterke baserpH-beregninger

Du leser den tradisjonelle versjonen

Din fremgang i kapitlet

0 / 17 oppgaver

Kapitlets plass i kurset

Bygger på

9.1Syrer og baser - definisjoner

Brukes videre i

9.3Svake syrer og baser 9.4Titrering

pH-skalaen

pH er eit mål på kor sur eller basisk ei løysing er. pH står for "potentia Hydrogenii" (styrken til hydrogenionet).

Definisjon av pH

$\text{pH} = -\log[\text{H}_3\text{O}^+]$

- Låg pH (0-7): Sur løysing (høg [H₃O⁺])
- pH = 7: Nøytral løysing ([H₃O⁺] = [OH⁻])
- Høg pH (7-14): Basisk løysing (låg [H₃O⁺], høg [OH⁻])

Viktige pH-verdiar

Løysing	[H₃O⁺] (M)	pH
1 M HCl	1	0
0,1 M HCl	0,1	1
Magesyre	0,01	2
Brus	0,001	3
Regn	10⁻⁵	5
Reint vatn	10⁻⁷	7
Blod	4 × 10⁻⁸	7,4
Såpe	10⁻⁹	9
0,01 M NaOH	10⁻¹²	12
1 M NaOH	10⁻¹⁴	14

Merk: pH-skalaen er logaritmisk. Kvart steg på pH-skalaen er ein 10-gongers skilnad i [H₃O⁺].

✏️Eksempel 1: Rekn ut pH

Rekn ut pH for ei løysing med [H₃O⁺] = 2,5 × 10⁻⁴ M.

Løysing:

$\text{pH} = -\log[\text{H}_3\text{O}^+] = -\log(2{,}5 \times 10^{-4})$

Kalkulator:
- Skriv inn: 2,5 × 10⁻⁴
- Trykk LOG
- Multipliser med −1

$\text{pH} = -(-3{,}60) = 3{,}60$

Svar: pH = 3,60 (sur løysing)

📝Oppgave 9-16

Rekn ut pH for følgjande [H₃O⁺]-verdiar:

[H₃O⁺] = 1,0 × 10⁻³ M

[H₃O⁺] = 5,0 × 10⁻⁶ M

[H₃O⁺] = 1,0 × 10⁻⁷ M

Autoprotolyseringa av vatn

Vatn kan reagere med seg sjølv (autoprotolysering):

$2\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^-$

Ioneproduktet til vatn (Kw)

$K_\text{w} = [\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-] = 1{,}0 \times 10^{-14} \quad \text{(ved 25°C)}$

Viktig samanheng:
- I reint vatn: [H₃O⁺] = [OH⁻] = 1,0 × 10⁻⁷ M → pH = 7
- I sur løysing: [H₃O⁺] > [OH⁻] → pH < 7
- I basisk løysing: [H₃O⁺] < [OH⁻] → pH > 7

Samanheng mellom [H₃O⁺] og [OH⁻]

Dersom du kjenner éin konsentrasjon, kan du finne den andre:

$[\text{OH}^-] = \frac{K_\text{w}}{[\text{H}_3\text{O}^+]} = \frac{1{,}0 \times 10^{-14}}{[\text{H}_3\text{O}^+]}$

$[\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{K_\text{w}}{[\text{OH}^-]} = \frac{1{,}0 \times 10^{-14}}{[\text{OH}^-]}$

✏️Eksempel 2: Finn [OH⁻] frå [H₃O⁺]

Ei løysing har [H₃O⁺] = 2,0 × 10⁻⁴ M. Rekn ut [OH⁻].

Løysing:

$[\text{OH}^-] = \frac{K_\text{w}}{[\text{H}_3\text{O}^+]} = \frac{1{,}0 \times 10^{-14}}{2{,}0 \times 10^{-4}}$

$[\text{OH}^-] = 5{,}0 \times 10^{-11} \text{ M}$

Svar: [OH⁻] = 5,0 × 10⁻¹¹ M (mykje lågare enn [H₃O⁺] → sur løysing)

📝Oppgave 9-17

Rekn ut [OH⁻] for følgjande [H₃O⁺]-verdiar:

[H₃O⁺] = 1,0 × 10⁻² M

[H₃O⁺] = 5,0 × 10⁻⁹ M

[H₃O⁺] = 2,5 × 10⁻¹¹ M

pOH og samanheng med pH

På same måte som pH er definert for H₃O⁺, er pOH definert for OH⁻:

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

Samanheng mellom pH og pOH

$\text{pH} + \text{pOH} = 14{,}00 \quad \text{(ved 25°C)}$

Denne samanhengen gjeld alltid for vassløysingar ved 25°C.

Konvertering mellom pH og pOH

- Dersom du kjenner pH: pOH = 14 − pH
- Dersom du kjenner pOH: pH = 14 − pOH

Eksempel:
- pH = 3 → pOH = 14 − 3 = 11
- pOH = 2 → pH = 14 − 2 = 12

✏️Eksempel 3: Rekn ut pOH og pH

Ei løysing har [OH⁻] = 2,5 × 10⁻³ M.
a) Rekn ut pOH
b) Rekn ut pH

Løysing:

a) $\text{pOH} = -\log[\text{OH}^-] = -\log(2{,}5 \times 10^{-3}) = 2{,}60$

b) $\text{pH} = 14{,}00 - \text{pOH} = 14{,}00 - 2{,}60 = 11{,}40$

Svar: pOH = 2,60, pH = 11,40 (basisk løysing)

📝Oppgave 9-18

Rekn ut pH ved hjelp av pH + pOH = 14:

pOH = 3,00

pOH = 8,50

pOH = 12,30

pH-utrekningar for sterke syrer

Sterke syrer protolyserer fullstendig i vatn:

$\text{HCl} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Cl}^- + \text{H}_3\text{O}^+$

For einprotiske sterke syrer (HCl, HNO₃, HBr, HI):

$[\text{H}_3\text{O}^+] = [\text{syre}]_0$

der [syre]₀ er startkonsentrasjonen av syra.

Framgangsmåte

1. Finn [H₃O⁺] = konsentrasjonen av syra
2. Rekn ut pH = −log[H₃O⁺]

Eksempel:
- 0,10 M HCl → [H₃O⁺] = 0,10 M → pH = −log(0,10) = 1,00

Fleirprotiske syrer (H₂SO₄)

Svovelsyre (H₂SO₄) kan gi frå seg to proton:
- Første proton: H₂SO₄ + H₂O → HSO₄⁻ + H₃O⁺ (fullstendig)
- Andre proton: HSO₄⁻ + H₂O ⇌ SO₄²⁻ + H₃O⁺ (delvis)

For fortynna H₂SO₄ (<0,1 M): [H₃O⁺] ≈ 2 × [H₂SO₄]₀

✏️Eksempel 4: pH av sterk syre

Rekn ut pH for 0,025 M HNO₃.

Løysing:

HNO₃ er sterk syre → protolyserer fullstendig:
$\text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NO}_3^- + \text{H}_3\text{O}^+$

$[\text{H}_3\text{O}^+] = 0{,}025 \text{ M}$

$\text{pH} = -\log(0{,}025) = 1{,}60$

Svar: pH = 1,60

📝Oppgave 9-19

Rekn ut pH for følgjande sterke syrer:

0,10 M HCl

0,050 M HBr

2,5 × 10⁻³ M HNO₃

pH-utrekningar for sterke basar

Sterke basar løyser seg fullstendig i vatn:

$\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^-$

For sterke basar (NaOH, KOH):

$[\text{OH}^-] = [\text{base}]_0$

Framgangsmåte

1. Finn [OH⁻] = konsentrasjonen av basen
2. Rekn ut pOH = −log[OH⁻]
3. Rekn ut pH = 14 − pOH

Alternativ metode:
1. Finn [OH⁻]
2. Rekn ut [H₃O⁺] = Kw / [OH⁻]
3. Rekn ut pH = −log[H₃O⁺]

Basar med fleire OH⁻ (Ba(OH)₂, Ca(OH)₂)

For Ba(OH)₂: [OH⁻] = 2 × [Ba(OH)₂]₀

$\text{Ba(OH)}_2 \rightarrow \text{Ba}^{2+} + 2\text{OH}^-$

✏️Eksempel 5: pH av sterk base

Rekn ut pH for 0,010 M NaOH.

Løysing:

NaOH er sterk base → løyser seg fullstendig:
$\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^-$

$[\text{OH}^-] = 0{,}010 \text{ M}$

Metode 1: Via pOH
$\text{pOH} = -\log(0{,}010) = 2{,}00$
$\text{pH} = 14{,}00 - 2{,}00 = 12{,}00$

Metode 2: Via [H₃O⁺]
$[\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{1{,}0 \times 10^{-14}}{0{,}010} = 1{,}0 \times 10^{-12} \text{ M}$
$\text{pH} = -\log(1{,}0 \times 10^{-12}) = 12{,}00$

Svar: pH = 12,00

📝Oppgave 9-20

Rekn ut pH for følgjande sterke basar:

0,10 M NaOH

0,025 M KOH

5,0 × 10⁻⁴ M NaOH

📝Oppgave 9-21

Rekn ut pH for Ba(OH)₂-løysingar:

0,050 M Ba(OH)₂

0,010 M Ba(OH)₂

📝Oppgave 9-22

Finn konsentrasjon frå pH:

Ei HCl-løysing har pH = 2,00. Rekn ut [HCl].

Ei NaOH-løysing har pH = 11,00. Rekn ut [NaOH].

📝Oppgave 9-23

Fortynning av syrer og basar:

Du har 100 mL 0,10 M HCl. Du tilset 900 mL vatn. Kva blir ny pH?

Ei NaOH-løysing har pH = 13,00. Løysinga blir fortynna 10 gonger. Kva blir ny pH?

📝Oppgave 9-24

Blanding av syrer og basar:

50 mL 0,10 M HCl blir blanda med 50 mL 0,10 M NaOH. Kva blir pH?

50 mL 0,20 M HCl blir blanda med 50 mL 0,10 M NaOH. Kva blir pH?

📝Oppgave 9-25

Avsluttande spørsmål:

Forklar kvifor pH-skalaen er logaritmisk.

Kvifor er pH i reint vatn 7,00 ved 25°C?

Kvifor endrar pH seg med 1 når [H₃O⁺] endrar seg 10 gonger?

📝Oppgave 9-26

Magesyre og fordøying:

Magesyre har pH ≈ 2. Rekn ut [H₃O⁺].

Kva skjer med pH dersom du tek 1 tablett antacid (nøytraliserer 0,001 mol H₃O⁺)?

📝Oppgave 9-27

Sur nedbør:

Normalt regn har pH ≈ 5,6 (CO₂ i lufta). Rekn ut [H₃O⁺].

Sur nedbør har pH = 4,0. Kor mykje surare er dette enn normalt regn?

📝Oppgave 9-28

Blod-pH:

Blod har pH = 7,40. Rekn ut [H₃O⁺] og [OH⁻].

Acidose (for låg pH) oppstår ved pH < 7,35. Kor mykje høgare [H₃O⁺] er dette enn normalt?

Oppsummering

- pH-skalaen: $\text{pH} = -\log[\text{H}_3\text{O}^+]$ ; pH < 7 (sur), pH = 7 (nøytral), pH > 7 (basisk)
- pH-skalaen er logaritmisk: kvart steg på skalaen er 10-gongers skilnad i [H₃O⁺]
- Autoprotolyseringa av vatn: $2\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^-$
- Ioneproduktet til vatn: $K_w = [\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-] = 1{,}0 \times 10^{-14}$ (ved 25°C)
- pOH: $\text{pOH} = -\log[\text{OH}^-]$ ; samanheng: $\text{pH} + \text{pOH} = 14{,}00$
- For sterke syrer (HCl, HNO₃): $[\text{H}_3\text{O}^+] = [\text{syre}]_0$ , deretter rekn ut pH
- For sterke basar (NaOH, KOH): $[\text{OH}^-] = [\text{base}]_0$ , rekn ut pOH, deretter pH = 14 − pOH
- For H₂SO₄: $[\text{H}_3\text{O}^+] \approx 2 \times [\text{H}_2\text{SO}_4]_0$ ; for Ba(OH)₂: $[\text{OH}^-] = 2 \times [\text{Ba(OH)}_2]_0$

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.