Вычислите концентрацию ионов водорода и гидроксид-ионов, если pH раствора равен 8,5.

Для того чтобы вычислить концентрацию ионов водорода (H⁺) и гидроксид-ионов (OH⁻) в растворе при известном pH, используем несколько важных формул.

1. Связь pH с концентрацией ионов водорода:

   pH определяется как минус десятичный логарифм концентрации ионов водорода:

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

   Из этой формулы можно выразить концентрацию ионов водорода:

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

   Подставляем pH = 8,5:

   $$[H^+] = 10^{-8,5} \approx 3,16 \times 10^{-9} \text{ моль/л}$$

2. Связь концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов:

   Вода (и водные растворы) всегда находятся в состоянии равновесия, которое характеризуется константой диссоциации воды $K_w$. Для воды при 25°C $K_w$ составляет $1 \times 10^{-14}$ моль²/л². Это выражается в следующей зависимости:

   $$[H^+][OH^-] = K_w$$

   Подставим значение $K_w$ и концентрацию ионов водорода:

   $$[OH^-] = \frac{K_w}{[H^+]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{3,16 \times 10^{-9}} \approx 3,16 \times 10^{-6} \text{ моль/л}$$

Таким образом, для раствора с pH 8,5:

• Концентрация ионов водорода $[H^+] \approx 3,16 \times 10^{-9} \text{ моль/л}$,

• Концентрация гидроксид-ионов $[OH^-] \approx 3,16 \times 10^{-6} \text{ моль/л}$.