اثر دما بر Kw  و PH آب خالص

همان طور که در مطالب قبل گفته شد، K_w  یا همان حاصلضرب یونی آب فقط تابع دما است. در این جا می خواهیم بررسی کنیم که تغییر دما چطور بر K_w  و در نیتجه بر PH آب خالص تاثیر می گذارد.

به یاد دارید که در دمای 25℃  دامنه ی تغییرات PH بین صفر تا PK_w  یعنی 14 است. در واقع دامنه ی تغییرات PH از محلول یک مولار یک اسید قوی یک پروتونی تا محلول یک مولار یک باز قوی یک ظرفیتی بررسی می شود. بنابراین اگر غلظت متداول H₃O_(aq)⁺  در اسیدی ترین حالت حداکثر یک مولار باشد PH برابر صفر خواهد شد، هم چنین اگر غلظت متداول OH_(aq)^-  در قلیایی ترین حالت حداکثر یک مولار باشد، PH برابر چهارده خواهد شد.

حالا بار دیگر به واکنش خود – یونش آب توجه کنید:

این واکنش گرماگیر است و افزایش دما باعث می شود طبق اصل لوشاتلیه تعادل در جهت رفت جا به جا شود، در نتیجه غلظت H₃O_(aq)⁺  و OH_(aq)^-   افزایش می یابد. به دنبال افزایش غلظت این یون ها،K_w  افزایش  PK_w , POH , PH  کاهش می یابند. سوالی که پیش می آید این است که آیا آب خاصیت اسیدی یا بازی پیدا می کند؟

بگذارید با یک مثال بحث را ادامه دهیم.

در آب در حال جوشیدن غلظت یون های H₃O⁺  وOH^-  برابر 10^-6.12  مول بر لیتر است. در نتیجه PH و POH برابر  6.12 خواهند شد. شاید تصور شما این باشد که چون PH کم شده و برابر 6.12  است آب کمی خاصیت اسیدی پیدا کرده است. امّا عجله نکنید!

همان طور که مشاهده می کنید PK_w  تغییر کرده و در نتیجه دامنه ی تغییرات PH دیگر بین صفر تا چهارده نیست بلکه بین صفر تا PK_w  جدید (صفر تا 12.24) است. در این گستره باز هم PH آب خالص درست در وسط دامنه (یعنی 6.12 )قرار گرفته است. پس آب همچنان خنثی است.

سوال: کدام گزینه نادرست است؟

1-     با افزایش دمای آب، غلظت H₃O_(aq)⁺   زیاد می شود اما PH دچار تغییر نمی شود.

2-     با اضافه کردن یک اسید به آب خالص برابر بودن غلظت یون های هیدرونیم و هیدروکسید برهم می خورد.

3-     با افزایش دمای آب خالص مقدار K_w  افزایش می یابد.

4-     با کاهش دمای آب، آب خنثی می ماند.

مرکز یادگیری سایت تبیان – تهیه مهسا شاه حسینی