Warum ist pH + pOH = 14?

Antworten:

Denn Wasser unterliegt einem messbaren Gleichgewicht bei $298 \cdot K$ $298*K$ .

Erläuterung:

Wir können das Gleichgewicht wie folgt schreiben:

$2 H_{2} O ⇌ H_{3} O^{+} + H O^{-}$ $2H_2OrightleftharpoonsH_3O^+ + HO^-$

Und, $K_{w}$ $K_w$ $=$ $=$ $[H_{3} O^{+}] [H O^{-}]$ $[H_3O^+][HO^-]$ . Dieses Gleichgewicht wurde sorgfältig (durch Leitfähigkeitsexperimente) über einen Temperaturbereich gemessen. $[H_{2} O]$ $[H_2O]$ erscheint nicht im Gleichgewicht, weil seine Konzentration effektiv konstant ist.

At $298 \cdot K$ $298*K$ Wir wissen das $K_{w} = 10^{- 14} .$ $K_w = 10^-14.$ Woher wissen wir das? Durch sorgfältige und wiederholte Messungen der Leitfähigkeit des Wasserlösungsmittels.

So $K_{w} = [H_{3} O^{+}] [H O^{-}] = 10^{- 14} .$ $K_w = [H_3O^+][HO^-]=10^-14.$

Dies ist ein arithmetischer Ausdruck, den wir dividieren, multiplizieren, addieren und subtrahieren können, vorausgesetzt, wir tun dies auf beiden Seiten der Gleichung. Wir können nehmen ${log}_{10}$ $log_10$ von beiden Seiten zu geben:

${log}_{10} K_{w} = {log}_{10} [H_{3} O^{+}] + {log}_{10} [H O^{-}] = {log}_{10} (10^{- 14})$ $log_10K_w = log_10[H_3O^+]+ log_10[HO^-]=log_10(10^-14)$

Aber per Definition von Logarithmen, wenn $a^{b} = c$ $a^b=c$ , ${log}_{a} c = b$ $log_(a)c=b$ , dann ${log}_{10} (10^{- 14}) = - 14$ $log_10(10^-14)=-14$ , und somit,

${log}_{10} K_{w} = {log}_{10} [H_{3} O^{+}] + {log}_{10} [H O^{-}] = - 14$ $log_10K_w = log_10[H_3O^+]+ log_10[HO^-]=-14$

Aber per definitionem $- {log}_{10} [H_{3} O^{+}] = p H$ $-log_10[H_3O^+]=pH$ , und $- {log}_{10} [H O^{-}] = p O H$ $-log_10[HO^-]=pOH$

$p K_{w} = p H + p O H = 14$ $pK_w = pH+ pOH=14$ nach Bedarf.

In Anbetracht der Tatsache, dass es sich um eine Bindungsbruchreaktion handelt, wie würde sich das Gleichgewicht bei Temperaturen von über entwickeln? $298 K$ $298K$ ? Würde $p H$ $pH$ erhöhen oder verringern?