Erős bázisok

Ha erős bázist, például kálium-hidroxidot oldunk vízben, az teljes mértékben disszociál az oldatban, hidroxidionok képződnek. A kálium-hidroxid az 1. főcsoportbeli fém-hidroxidokra példa. További példák a lítium-hidroxid és a nátrium-hidroxid. A 2. főcsoportbeli elemek fém-hidroxidjait szintén erős bázisnak tekintjük. Például a kalcium-hidroxid 2. főcsoportbeli elem fém-hidroxidja, és a stroncium-hidroxid szintén az. Oldjunk meg egy feladatot egy 1. főcsoportbeli elem fém-hidroxidjával, a nátrium-hidroxiddal. Legyen az oldat pH-ja 13,00, és számoljuk ki a nátrium-hidroxid-oldat kiindulási koncentrációját. Először felírjuk az egyenletet. A nátrium-hidroxid teljes mértékben disszociál vízben, ahol nátriumkationok és hidroxidanionok keletkeznek az oldatban. A rendezett egyenlet alapján 1 van a nátrium-hidroxid előtt, és 1 a hidroxidion előtt, ezért a hidroxidionok koncentrációja megegyezik a nátrium-hidroxid kiindulási koncentrációjával. Az oldatban a hidroxidionok koncentrációja a pH-ból határozható meg. 25 Celsius-fokon pH + pOH = 14,00. Így a pH-t behelyettesíthetjük az egyenletbe, ami 13,00 + pOH = 14,00 lesz. Tehát az oldat pOH-ja 1,00. A pOH egyenlő mínusz logaritmus hidroxidion-koncentráció. Így behelyettesíthetjük a pOH-t az egyenletbe, ami 1,00 egyenlő mínusz logaritmus hidroxidion-koncentráció. A hidroxidionok koncentrációjának kiszámításához először átvisszük a mínusz jelet a bal oldalra, ami azt eredményezi, hogy mínusz 1,00 egyenlő logaritmus hidroxidion-koncentráció. A log eltüntetéséhez alkalmazzuk a logaritmus definícióját. Így a hidroxidionok koncentrációja ebben az oldatban 10 a mínusz 1,00. hatványon, ami 0,10 M. Mivel a nátrium-hidroxid erős bázis, oldatban teljes mértékben hidroxidionok képződése közben disszociál. Ha az oldatban a hidroxidionok koncentrációja 0,10 M, ugyanennyi a nátrium-hidroxid kiindulási koncentrációja. Nézzünk most egy feladatot egy 2. főcsoportbeli elem fém-hidroxidjával. Legyen a kalcium-hidroxid oldat kiindulási koncentrációja 0,0010 M, és számoljuk ki az oldat pH-ját 25 Celcius-fokon. A kalcium-hidroxid erős bázis, amely oldatban teljes mértékben disszociál, kalcium kétszeresen pozitív ionok és hidroxidanionok keletkeznek. Az egyenlet anyagmennyiség-arányai alapján 1 van a kalcium-hidroxid előtt, 1 van a kalcium kétszeresen pozitív ion előtt, és 2 a hidroxidion előtt. Mivel a kalcium-hidroxid és a kalcium anyagmennyiség-aránya 1:1, ha a kalcium-hidroxid kiindulási koncentrációja 0,0010 M, az megegyezik a kalciumionok koncentrációjával is. Tehát 0,00100 M az oldatban. A kalcium-hidroxid és a hidroxidionok anyagmennyiség-aránya 1:2, tehát a kalcium-hidroxid kiindulási koncentrációja 0,0010 M. A hidroxidionok koncentrációja az oldatban kétszerese annak a koncentrációnak, tehát kétszer 0,0010 M egyenlő 0,0020 M-mel. Most, hogy már ismerjük a hidroxidionok koncentrációját, kiszámíthatjuk az oldat pH-ját. Az egyik lehetőség a pH kiszámításához, hogy először kiszámítjuk az oldat pOH-ját. pOH egyenlő mínusz logaritmus hidroxidion-koncentráció. Így behelyettesíthetjük a hidroxidionok koncentrációját az egyenletbe, amiből az oldat pOH-ja egyenlő mínusz logaritmus 0,0020, és ha kiszámoljuk, a pOH egyenlő 2,70. Ügyelj arra, hogy mivel a koncentráció két értékes jeggyel van megadva, a pOH-t két tizedesjegyre adjuk meg. Így a pH meghatározásához tudjuk, hogy pH + pOH = 14,00, 25 Celsius-fokon. Így behelyettesíthetjük a pOH-nak a 2,70-ot, amiből pH + 2,70 = 14,00. Így az oldat pH-ja 11,30.