Концентрация ионов водорода (H⁺) и гидроксид-ионов (OH⁻) в растворе можно найти, используя понятие pH и кислотно-основное равновесие воды.
Концентрация ионов водорода (H⁺):
pH раствора определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода:
[ \text{pH} = -\log[H⁺] ]
Учитывая, что pH раствора равен 4:
[ 4 = -\log[H⁺] ]
Чтобы найти концентрацию ионов водорода, нужно решить это уравнение:
[ [H⁺] = 10^{-4} ]
Таким образом, концентрация ионов водорода в растворе равна ( 1 \times 10^{-4} ) моль/л.
Концентрация гидроксид-ионов (OH⁻):
Водный раствор подчиняется принципу ионного произведения воды (( K_w )), которое при 25°C равно ( 1 \times 10^{-14} ):
[ K_w = [H⁺] \times [OH⁻] = 1 \times 10^{-14} ]
Подставляем найденную концентрацию ионов водорода:
[ 1 \times 10^{-14} = (1 \times 10^{-4}) \times [OH⁻] ]
Решаем уравнение для концентрации гидроксид-ионов:
[ [OH⁻] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1 \times 10^{-4}} ]
[ [OH⁻] = 1 \times 10^{-10} ]
Таким образом, концентрация гидроксид-ионов в растворе равна ( 1 \times 10^{-10} ) моль/л.
Итак, для раствора с pH равным 4, концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов будут следующими:
- Концентрация ионов водорода ([H⁺] = 1 \times 10^{-4}) моль/л.
- Концентрация гидроксид-ионов ([OH⁻] = 1 \times 10^{-10}) моль/л.