חומצות מעורבות עמוקות באינספור תהליכים ביולוגיים, גיאולוגיים וטכנולוגיים. חיידקים מייצרים חומצה לקטית המשמרת מזון, חומצות אדמה משחררות חומרים מזינים מדשנים על בסיס סלעים וחומצות בסוללות מובילות לתגובות המייצרות אנרגיה חשמלית. חומצה הידרוכלורית, המקוצרת לעיתים קרובות כ- HCl, היא דוגמה נפוצה לחומצה חזקה, וניתן להשיג ערכי pH ספציפיים באמצעות תערובות של חומצה הידרוכלורית ומים.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
תוספת של חומצה הידרו-קלורית למים מורידה את ה- pH של המים לערך נמוך מ- 7.0 ויוצרת תמיסה חומצית.
מדידת חומציות
סולם ה- pH, שנע בדרך כלל בין 0 ל -14, מודד את ריכוז יוני המימן בחומר. לחומצות ערכי pH נמוכים מ- 7, בסיסים בעלי ערכי pH הגדולים מ- 7 וערך pH של 7.0 הוא הנקודה הנייטרלית. סולם ה- pH הוא שלילי ולוגריתמי, כלומר עלייה בגורם עשרה בריכוז יון המימן תואמת לירידה של יחידה אחת בסולם ה- pH. הוספת חומר חומצי למים מפחיתה את ה- pH הכולל של התמיסה.
מולקולות שבורות, יונים חופשיים
כאשר מוסיפים חומצה למים, מולקולות החומצה נפרדות ליונים בודדים בתהליך המכונה דיסוציאציה. מולקולה של חומצה הידרוכלורית, למשל, מורכבת מאטום מימן ואטום כלור. כאשר מולקולות אלה מתמוססות למים, הן נפרדות ליון מימן טעון חיובי ולין כלור טעון שלילי. זה מוביל לריכוז מוגבר של יוני מימן ובכך ל pH נמוך יותר. חומצה הידרוכלורית מסווגת כחומצה "חזקה", כלומר למעשה כל המולקולות מתנתקות. חומצות רבות אחרות - כמו חומצה אצטית, המכונה בדרך כלל חומץ - מסווגות כחומצות "חלשות". רק חלק מהמולקולות של חומצות חלשות מתנתקות כשהן מוסיפות למים.
חומצה קיצונית
לחומצה הידרוכלורית טהורה יש pH תיאורטי של אפס - במילים אחרות, היא חומצית ביותר. אולם במצבים מעשיים, חומצה הידרוכלורית קיימת רק כחומר מדולל. כתוצאה מכך, ה- pH האפקטיבי של חומצה הידרוכלורית תלוי במידת הדילול. מכיוון שה- pH של חומצה הידרוכלורית כל כך נמוך, שינויים גדולים ב- pH מתרחשים גם כאשר מוסיפים כמויות זעירות לתמיסה ניטרלית כמו מים. דוגמה אחת לחומצה הידרוכלורית מדוללת היא חומצת קיבה אנושית, בעלת ערך pH סביב 3.
חיזוי pH
מידת שינוי ה- pH המתרחשת כאשר מוסיפים למים חומצות חזקות כמו חומצה הידרוכלורית תואם ישירות לגורם הדילול, מכיוון שכל המולקולות החומציות משחררות מימן אחד יוֹן. מכיוון שסולם ה- pH עוקב אחר קשר לוגריתמי, דילול של גורם עשרה מתאים לשינוי pH של יחידה אחת. לדוגמא, מיליליטר אחד של חומצה הידרוכלורית שנוספה לעשרה מיליליטר מים ניטראליים pH גורם לירידה בריכוז יוני המימן בגורם אחד של עשרה. לפיכך, ה- pH של התמיסה הסופית יהיה גבוה ביחידה אחת מה- pH של החומצה הידרוכלורית המקורית. אם מוסיפים 100 מיליליטר חומצה הידרוכלורית ל 100 מיליליטר מים, ריכוז יוני המימן יורד בשני גורמים של עשרה וה- pH עולה בשתי יחידות.