Definicja i równanie pH w chemii

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

Równanie dla obliczanie pH został zaproponowany w 1909 roku przez duńskiego biochemika Sørena Petera Lauritza Sørensena:

pH = -log [H⁺]

gdzie log jest logarytmem podstawowym 10 i [H⁺] oznacza stężenie jonów wodoru w jednostkach moli na litr roztworu. Termin „pH” pochodzi od niemieckiego słowa „potenz”, co oznacza „moc” w połączeniu z H, pierwiastkiem wodoru, więc pH jest skrótem od „mocy wodoru”.

Codziennie 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

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.

Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) ma nieco inną skalę pH, która opiera się na pomiarach elektrochemicznych standardowego roztworu buforowego. Zasadniczo w definicji zastosowano równanie:

pH = -log a_{H +}

gdzie_{H +} oznacza aktywność wodoru, która jest skutecznym stężeniem jonów wodoru w roztworze. Może to nieznacznie różnić się od prawdziwej koncentracji. Skala pH IUPAC obejmuje również czynniki termodynamiczne, które mogą wpływać na pH.

W większości sytuacji wystarczająca jest standardowa definicja pH.

Zgrubne pomiary pH można wykonać przy użyciu papierek lakmusowy lub inny rodzaj papieru pH, o którym wiadomo, że zmienia kolory wokół pewnej wartości pH. Większość wskaźników i dokumentów dotyczących pH jest przydatna tylko do stwierdzenia, czy substancja jest kwasem czy zasadą, lub do identyfikacji pH w wąskim zakresie. Uniwersalny wskaźnik to mieszanina roztworów wskaźnikowych, których celem jest zmiana koloru w zakresie pH od 2 do 10.

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

pH stosuje się w życiu codziennym, a także w nauce i przemyśle. Stosuje się go w gotowaniu (np. W reakcji proszku do pieczenia i kwasu, aby powstały wypieki), projektowania koktajli, środków czyszczących i konserwowania żywności. Jest to ważne w utrzymaniu basenów i oczyszczaniu wody, rolnictwie, medycynie, chemii, inżynierii, oceanografii, biologii i innych naukach.