Dysocjacja i pH

Elektrolity rozpadają się w wodzie na jony. Stężenie jonów wodorowych opisuje pH: im mniejsze pH, tym bardziej kwasowy roztwór.

W tym dziale nie ma wzorów z klas 7–8

Wszystkie wzory działu należą do liceum i technikum.

Stopień dysocjacji

stopień dysocjacji: $α = \frac{c _{z d ys}}{c _{0}}$; zakres podstawowy, wzór kluczowy; gdzie:
$α$ stopień dysocjacji (ułamek; razy 100% daje procent)
$c_{z d ys}$ stężenie cząsteczek zdysocjowanych $mol/d m^{3}$
$c_{0}$ stężenie początkowe elektrolitu $mol/d m^{3}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki

pH i pOH

pH: $pH = - lo g [H X^{+}]$; zakres podstawowy, wzór kluczowy; gdzie:
$pH$ pH roztworu
$[H X^{+}]$ stężenie molowe jonów wodorowych $mol/d m^{3}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki
pOH: $pOH = - lo g [OH X^{-}]$; zakres rozszerzony; gdzie:
$pOH$ pOH roztworu
$[OH X^{-}]$ stężenie molowe jonów wodorotlenkowych $mol/d m^{3}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki
związek pH i pOH: $pH + pOH = 14$; zakres rozszerzony; gdzie:
$pH$ pH roztworu
$pOH$ pOH roztworu
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki
stężenie jonów wodorowych w roztworze kwasu: $[H X^{+}] = α c_{0}$; zakres podstawowy; gdzie:
$[H X^{+}]$ stężenie molowe jonów wodorowych $mol/d m^{3}$
$α$ stopień dysocjacji (ułamek; razy 100% daje procent)
$c_{0}$ stężenie początkowe elektrolitu $mol/d m^{3}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki
pH roztworu buforowego: $pH = p K_{a} + lo g \frac{[ A X ^{-} ]}{[ HA ]}$; studia (I–II rok); gdzie:
$pH$ pH roztworu
$p K_{a}$ ujemny logarytm stałej dysocjacji kwasu (pKa = −log Ka)
$[A X^{-}]$ stężenie molowe anionów reszty kwasowej $mol/d m^{3}$
$[HA]$ stężenie molowe cząsteczek niezdysocjowanego kwasu $mol/d m^{3}$
Strona wzoru

Iloczyn jonowy wody i stałe dysocjacji

iloczyn jonowy wody: $K_{w} = [H X^{+}] [OH X^{-}]$; zakres rozszerzony; gdzie:
$K_{w}$ iloczyn jonowy wody (w 25 °C równy 10⁻¹⁴) $mo l^{2} /d m^{6}$
$[H X^{+}]$ stężenie molowe jonów wodorowych $mol/d m^{3}$
$[OH X^{-}]$ stężenie molowe jonów wodorotlenkowych $mol/d m^{3}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki
stała dysocjacji kwasu: $K_{a} = \frac{[ H X ^{+} ] [ A X ^{-} ]}{[ HA ]}$; zakres rozszerzony; gdzie:
$K_{a}$ stała dysocjacji kwasu $mol/d m^{3}$
$[H X^{+}]$ stężenie molowe jonów wodorowych $mol/d m^{3}$
$[A X^{-}]$ stężenie molowe anionów reszty kwasowej $mol/d m^{3}$
$[HA]$ stężenie molowe cząsteczek niezdysocjowanego kwasu $mol/d m^{3}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki
prawo rozcieńczeń Ostwalda: $K = \frac{α ^{2} c _{0}}{1 - α}$; zakres rozszerzony, wzór kluczowy; gdzie:
$K$ stała dysocjacji elektrolitu $mol/d m^{3}$
$α$ stopień dysocjacji (ułamek; razy 100% daje procent)
$c_{0}$ stężenie początkowe elektrolitu $mol/d m^{3}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki
prawo Ostwalda dla słabych elektrolitów: $K = α^{2} c_{0}$; zakres rozszerzony; gdzie:
$K$ stała dysocjacji elektrolitu $mol/d m^{3}$
$α$ stopień dysocjacji (ułamek; razy 100% daje procent)
$c_{0}$ stężenie początkowe elektrolitu $mol/d m^{3}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki
związek stałych dysocjacji sprzężonej pary: $K_{a} K_{b} = K_{w}$; zakres rozszerzony; gdzie:
$K_{a}$ stała dysocjacji kwasu $mol/d m^{3}$
$K_{b}$ stała dysocjacji zasady $mol/d m^{3}$
$K_{w}$ iloczyn jonowy wody (w 25 °C równy 10⁻¹⁴) $mo l^{2} /d m^{6}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki

Iloczyn rozpuszczalności

iloczyn rozpuszczalności soli typu AB: $K_{s} = [A X^{+}] [B X^{-}]$; zakres rozszerzony; gdzie:
$K_{s}$ iloczyn rozpuszczalności $mo l^{2} /d m^{6}$
$[A X^{+}]$ stężenie kationów w roztworze nasyconym $mol/d m^{3}$
$[B X^{-}]$ stężenie anionów w roztworze nasyconym $mol/d m^{3}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki
rozpuszczalność molowa soli typu AB: $s = K_{s}$; zakres rozszerzony; gdzie:
$s$ rozpuszczalność molowa soli $mol/d m^{3}$
$K_{s}$ iloczyn rozpuszczalności $mo l^{2} /d m^{6}$
Strona wzoru: przekształcenia i jednostki

Prawa i uwagi

Odczyn roztworu

W temperaturze 25 °C: pH < 7 to odczyn kwasowy, pH = 7 obojętny, pH > 7 zasadowy. Zmiana pH o 1 to dziesięciokrotna zmiana stężenia jonów H⁺.

Kiedy wolno uprościć prawo Ostwalda

Wzór K = α² · c₀ wystarcza, gdy stopień dysocjacji jest mały (α < 5%, czyli c₀/K > 400). Inaczej trzeba rozwiązać pełny wzór.

Symbole i jednostki

symbol	znaczenie	jednostka	nazwa
$α$	stopień dysocjacji (ułamek; razy 100% daje procent)	$-$	bez jednostki
$c_{z d ys}$	stężenie cząsteczek zdysocjowanych	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$c_{0}$	stężenie początkowe elektrolitu	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$pH$	pH roztworu	$-$	bez jednostki
$pOH$	pOH roztworu	$-$	bez jednostki
$[H X^{+}]$	stężenie molowe jonów wodorowych	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$[OH X^{-}]$	stężenie molowe jonów wodorotlenkowych	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$K_{w}$	iloczyn jonowy wody (w 25 °C równy 10⁻¹⁴)	$mo l^{2} /d m^{6}$	mol do kwadratu na decymetr do potęgi szóstej
$K_{a}$	stała dysocjacji kwasu	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$K_{b}$	stała dysocjacji zasady	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$K$	stała dysocjacji elektrolitu	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$[A X^{-}]$	stężenie molowe anionów reszty kwasowej	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$[HA]$	stężenie molowe cząsteczek niezdysocjowanego kwasu	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$K_{s}$	iloczyn rozpuszczalności	$mo l^{2} /d m^{6}$	mol do kwadratu na decymetr do potęgi szóstej
$[A X^{+}]$	stężenie kationów w roztworze nasyconym	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$[B X^{-}]$	stężenie anionów w roztworze nasyconym	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$s$	rozpuszczalność molowa soli	$mol/d m^{3}$	mol na decymetr sześcienny
$p K_{a}$	ujemny logarytm stałej dysocjacji kwasu (pKa = −log Ka)	$-$	bez jednostki

Oznaczenia

zakres podstawowy: według podstawy programowej z 2024 r.
zakres rozszerzony: matura z chemii jest tylko na poziomie rozszerzonym
studia (I–II rok): wzór z pierwszych dwóch lat studiów technicznych, poza programem szkoły
wzór kluczowy: najczęściej potrzebny na sprawdzianach i maturze; zakreślony na ekranie, z gwiazdką na wydruku

Zakres wynika z wymagań podstawy programowej; numery wymagań są na stronie każdego wzoru.