Learning Objective 8.1.A: Calculate the values of $\mathrm{pH}$ and $\mathrm{pOH}$, based on $K_w$ and the concentration of all species present in a neutral solution of water.
- 8.1.A.1 The concentrations of hydronium ion and hydroxide ion are often reported as $\mathrm{pH}$ and $\mathrm{pOH}$, respectively.
- Equation: $\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H_3O^+}]$
- Equation: $\mathrm{pOH} = -\log[\mathrm{OH^-}]$
- The terms "hydrogen ion" and "hydronium ion" and the symbols $\mathrm{H^+}(aq)$ and $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ are often used interchangeably for the aqueous ion of hydrogen. Hydronium ion and $\mathrm{H_3O^+}(aq)$ are preferred, but $\mathrm{H^+}(aq)$ is also accepted on the AP Exam.
- 8.1.A.2 Water autoionizes with an equilibrium constant $K_w$.
- Equation: $K_w = [\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}] = 1.0 \times 10^{-14}$ at 25°C
- 8.1.A.3 In pure water, $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH}$ is called a neutral solution. At 25°C, $\mathrm{p}K_w = 14.0$ and thus $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH} = 7.0$.
- Equation: $\mathrm{p}K_w = 14 = \mathrm{pH} + \mathrm{pOH}$ at 25°C
- 8.1.A.4 The value of $K_w$ is temperature dependent, so the pH of pure, neutral water will deviate from 7.0 at temperatures other than 25°C.
هدف التعلم 8.1.A: حساب قيم $\mathrm{pH}$ و$\mathrm{pOH}$، بناءً على $K_w$ وتركيز جميع الأنواع الموجودة في محلول مائي محايد.
- 8.1.A.1 غالباً ما يتم الإبلاغ عن تركيزات أيونات الهيدرونيوم وهيدروكسيد على شكل $\mathrm{pH}$ و$\mathrm{pOH}$ على التوالي.
- المعادلة: $\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H_3O^+}]$
- المعادلة: $\mathrm{pOH} = -\log[\mathrm{OH^-}]$
- تُستخدم مصطلحات "أيون الهيدروجين" و"أيون الهيدرونيوم" والرموز $\mathrm{H^+}(aq)$ و$\mathrm{H_3O^+}(aq)$ غالباً بشكل مترادف لأيون الهيدروجين المائي. يُفضل أيون الهيدرونيوم و$\mathrm{H_3O^+}(aq)$، لكن $\mathrm{H^+}(aq)$ مقبول أيضاً في امتحان AP.
- 8.1.A.2 يتأين الماء ذاتياً بثابت توازن $K_w$.
- المعادلة: $K_w = [\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}] = 1.0 \times 10^{-14}$ عند 25°C
- 8.1.A.3 في الماء النقي، يُسمى $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH}$ محلولاً محايداً. عند 25°C، $\mathrm{p}K_w = 14.0$ وبالتالي $\mathrm{pH} = \mathrm{pOH} = 7.0$.
- المعادلة: $\mathrm{p}K_w = 14 = \mathrm{pH} + \mathrm{pOH}$ عند 25°C
- 8.1.A.4 قيمة $K_w$ تعتمد على درجة الحرارة، لذا سينحرف الرقم الهيدروجيني للماء النقي المحايد عن 7.0 عند درجات حرارة أخرى غير 25°C.

