Definicja i równanie pH w chemii

Poziomy pH poniżej 7 są kwaśne, a powyżej 7 są zasadowe

Myśl Co / Grace Kim

pH jest miarą wodór jon stężenie , miara kwasowość lubzasadowośćz rozwiązanie . Skala pH zwykle waha się od 0 do 14. Roztwory wodne w 25°C przy pH mniejszym niż 7 are kwaśny , podczas gdy te o pH większym niż 7 są zasadowe lubalkaliczny. Poziom pH 7,0 w 25°C jest określany jako „neutralny”, ponieważ stężenie z H₃O⁺równa się stężeniu OH⁻w czystej wodzie. Mogą mieć bardzo silne kwasy ujemne pH , podczas gdy bardzo mocne zasady mogą mieć pH większe niż 14.

Równanie pH

Równanie dla obliczanie pH zaproponował w 1909 roku duński biochemik Søren Peter Lauritz Sørensen:

pH = -log[H⁺]

gdzie log jest logarytmem o podstawie 10, a [H⁺] oznacza stężenie jonów wodorowych w jednostkach moli na litr roztworu. Termin „pH” pochodzi od niemieckiego słowa „potenz”, które oznacza „moc” w połączeniu z H, symbolem pierwiastka wodoru, więc pH jest skrótem od „moc wodoru”.

Przykłady wartości pH popularnych chemikaliów

Na co dzień pracujemy z wieloma kwasami (niskie pH) i zasadami (wysokie pH). Przykłady wartości pH chemikaliów laboratoryjnych i produktów gospodarstwa domowego obejmują:

0: kwas solny
2.0: sok z cytryny
2.2: ocet
4.0: wino
7.0: czysta woda (neutralna)
7.4: ludzka krew
13.0: ług
14,0: wodorotlenek sodu

Nie wszystkie płyny mają wartość pH

pH ma znaczenie tylko w roztworze wodnym (w wodzie). Wiele chemikaliów, w tym płynów, nie ma wartości pH . Jeśli nie ma wody, nie ma pH. Na przykład nie ma wartości pH dla olej roślinny , benzyna lub czysty alkohol.

IUPAC Definicja pH

Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) ma nieco inną skalę pH opartą na pomiarach elektrochemicznych standardowego roztworu buforowego. Zasadniczo definicja wykorzystuje równanie:

pH = -log a_H+

gdzie_H+oznacza aktywność wodorową, czyli efektywne stężenie jonów wodorowych w roztworze. To może się nieco różnić od rzeczywistej koncentracji. Skala pH IUPAC obejmuje również czynniki termodynamiczne, które mogą wpływać na pH.

W większości sytuacji wystarcza standardowa definicja pH.

Jak mierzy się pH?

Zgrubne pomiary pH można wykonać za pomocą papierek lakmusowy lub inny rodzaj papieru pH, o którym wiadomo, że zmienia kolory wokół określonej wartości pH. Większość wskaźników i papierków pH jest przydatna tylko do określenia, czy dana substancja jest kwasem czy zasadą, lub do określenia pH w wąskim zakresie. Uniwersalny wskaźnik to mieszanina roztworów wskaźnika, których zadaniem jest zmiana koloru w zakresie pH od 2 do 10.

Dokładniejsze pomiary są wykonywane przy użyciu wzorców pierwotnych do kalibracji elektrody szklanej i miernika pH. Elektroda działa poprzez pomiar różnicy potencjałów między elektrodą wodorową a standardową elektrodą. Przykładem standardowej elektrody jest chlorek srebra.

Zastosowania pH

pH jest wykorzystywane w życiu codziennym, a także w nauce i przemyśle. Używa się go w gotowaniu (np. w reakcji proszku do pieczenia i kwasu, aby wypieki rosły), do projektowania koktajli, w środkach czyszczących i do konserwacji żywności. Jest to ważne w utrzymaniu basenów i oczyszczaniu wody, rolnictwie, medycynie, chemii, inżynierii, oceanografii, biologii i innych naukach.