A vízionszorzat miért a hőmérséklet függvénye?

Keversz két dolgot.

A vízionszorzat az a hidroxidionok és az oxóniumionok szorzata.

Tegyük fel, hogy mindkettő 5 egység, akkor 5*5 = 25 a szorzat. Ha meg mindkettő 3 egység, akkor 3*3 = 9. (Most eltekintve attól, hogy a számok csak szemléltetések, nem rálisak.)

Vagyis ha a vízionszorzatot vizsgálod, akkor lehet az egyik esetben (az egyik hőmérsékleten) 25, a másikon 9, és ez nem mond ellent annak, hogy a két szorzótényező azonos.

Ezzel szemben a két érték eltérhet akkor, ha savat, vagy lúgot oldasz a vízben. Ekkor a vízionszorzat marad az adott hőmérsékletre jellemző (azaz pl 25), de a szorzótényezők változnak, mondjuk 1 egység lesz az egyik és 25 a másik (1*25 = 25).

NA hát ennek meg sima matematikai alapja van. Most már 3 és 5 helyett nézzünk kicsit realisztikusabb számokat. Valójában ezek a koncentrációk 1-nél kisebb pozitív törtek, vagyis ilyesmik:

0,1

0,01

0,001

Ugye a 0,1 az több a 0,01-nél, ami meg több a 0,001-nél.

A pH-nak az a definíciója, hogy a H+ ionok negatív tizes alapú logarotmusa (azaz a logaritmus érték ellentettj).

A 0,1-nek a logaritmusa lg(0,1) = -1, aminek az ellentettje +1

A 0,01-nek +2

0,001-nek +3

Azaz minél nagyobb a számunk (hiszen 0,1 > 0,01 > 0,001), annál kisebb a negatív log (1 < 2 < 3).

Vagyis ha a vízionszorzat melegítés hatására 0,001*0,001 alakról 0,01*0,01 alakra változik, azzal a H+ ionok száma nő, és a pH csökken. Viszont az nem lesz igaz, hogy pH+pOH = 14

(És rögtön látni, hogy a pH azért 7 (25 °C-n), mert a H+ koncentréció 0,0000001, aminek logaritmusának ellentettje 7).

Tehát mondjuk szobahőmérsékleten a semleges rendszerben pH(=7)+pOH(=7)=pKv(=14). Ami azt jelenti, hogy [H+] (=10^-7) + [OH-] (=10^-7) = 10^-14. Magas hőmérsékleten pedig pH(=6)+pOH(=6)=12. [H+] (=10^-6) + [OH-] (=10^-6) = 10^-12. Tehát a hőmérséklet növelésével a disszociált víz mennyisége nő, és ez azt jelenti, hogy a semleges víz pH-ja magától csökken. De ez nem jelent olyasmit, mint szobahőmérsékleten, hogy akkor most savasabb lett a víz.

Egyébként ha a Föld légkörében dolgozol, akkor (kis) melegítés hatására a pH nő. Általában a deszt víz pH-ja 5-6 körül van a beoldódott CO2 miatt, és amikor melegíted, ez távozik, és a pH 7 körülire nő. De ez egy teljesen más jelenség, és semmi köze a vízionszorzathoz. Csak ha azt mondod egy laborban, hogy melegítsük meg a vizet, és akkor csökkenni fog a pH-ja, akkor furán fognak rád nézni.