Ką reiškia Ph skalė?

Net tiems, kurie norėtų vengti mokslo, sunku būtų derėtis dėl pasaulio, negirdint reguliarių nuorodų į vadinamąjį pH. Jei neturite žinoti, kas tai yra chemijos pamoka, greičiausiai pamatysite nuorodas į pH lygį ir susijusius terminus, pvz., Rūgštingumą ir šarmingumą, jei tik žiūrėsite keletą šampūnų reklamų.

The pH skalė yra priemonė, kurią chemikai sugalvojo, kiek tirpalas yra rūgštus (arba šarminis, priešingai nei „rūgštus“). Jis naudojamas kiekvieną dieną daugybei programų, pradedant nuo patikrinimo, ar jūsų vonioje yra chloro lygis kur tai turėtų būti leidimas biochemikams išsiaiškinti idealias sąlygas reakcijoms, kurias veikia rūgštingumas atsirasti.

PH skalė, kaip ir daugelis fiziniame moksle naudojamų įrankių, nėra tokia, kurią galėtumėte pavadinti „intuityvia“ skale, pavyzdžiui, skalė nuo 0 iki 10 arba nuo 1 iki 100, naudojama tipiniams viktorinų rezultatams ar procentams. Bet kai tik suprasite, ką šis skaičius reiškia molekulių elgesiui vandeniniame tirpale (molekulės vandenyje), visa schema yra ne tik prasminga, bet ir atveria naujas duris visiškai naujam supratimui apie chemija.

Santrumpa pH reiškia „vandenilio jonų potencialas“. Šį terminą sugalvojo danų biochemikas Sørenas Sørensonas, kuris apibrėžė "p" kaip nurodymą imti vandenilio jonų koncentracijos logaritmo neiginį, parašytą [H⁺]. pH yra neigiamas logaritmas moliarumas H, kuris yra bendro tūrio vieneto, o ne tūrio vieneto, jonų matas.

Matematiškai pH apibrėžimas yra

Daugelyje fizinių mokslų „susikaupimo“ idėja taikoma dalelių masėms, o ne kitoms jų savybėms. Pavyzdžiui, jei 5,85 g (g) paprastos druskos (natrio chlorido arba NaCl) ištirpinama 1000 mililitrų arba ml (1 litras arba l) vandens (H₂O), tokiu atveju natrio chlorido koncentraciją vandenyje galite išreikšti kaip 5,85 g / l arba 5,85 mg / ml arba kitus lygiaverčius vienetus.

Tačiau chemijoje medžiagos „kiekis“ svarbus ne kiek gramų ar kilogramų, o kiek atskirų atomų ar molekulių. Taip yra todėl, kad atomai ir molekulės reaguoja tarpusavyje atsižvelgdami į atominius ir molekulinius santykius, o ne į masės santykius.

Skirtingų rūšių atomai (ty skirtingi elementai) turi skirtingą masę, nurodant gramų skaičių 1 apgamas (6.02 × 10²³ atskiros dalelės), pateiktos elemento „langelyje“ periodinėje elementų lentelėje (žr. Ištekliai).

Pavyzdžiui, viena H molekulė₂O turi du vandenilio atomus ir vieną deguonies atomą. Kiekvieno H masė yra apie 1 g, o O atomo - šiek tiek mažiau nei 16 g. Taigi, nors 16/18 = 88,9 proc. Vandens molekulės masės sudaro deguonis, vanduo visada turi 2: 1 H ir O atomų santykį.

Ši sąvoka naudojama nustatyti molinė koncentracijaarba molių litre, paskirta M. Kaip atsitinka, molinė molinė Na masė yra 23,0 g, o chloro - 35,5 g, taigi 1 molio (skaičiuojant 1 molio) NaCl masė yra 58,5 g. 5,85 g yra 1/10 šio produkto, taigi 5,85 g NaCl / 1 L = 0,1 M NaCl tirpalas,

Jei jums nežinomi logaritmai ar žurnalai, pagalvokite apie juos kaip apie paprastus būdus suspausti tikrąjį kiekio kintamumą į labiau matematiškai susietą formą. Žurnalai yra eksponentai, tvarkomi ne viršutinio indekso forma, kuriai reikalingas matematinis rafinavimas ir paprastai skaičiuoklė.

Dalis, kurią reikia žinoti, yra ta už kiekvieną 10 padidėjusių vandenilio jonų koncentracijos faktorių pH sumažės 1 sveiku skaičiumi ir atvirkščiai. Tai reiškia, kad tirpalo, kurio pH yra 5,0, dešimt kartų didesnis už [H⁺] tirpalo, kurio pH yra 6,0, ir 1/1 000-osios [H⁺] 3,0 pH tirpalo.

• Tiek rūgšties stiprumas (t. Y. Būdingos atskirų rūgščių savybės), tiek rūgščių koncentracija (kurią galite pakeisti laboratorijoje) lemia tirpalo pH.

Kaip pažymėta, 1-molio (1M) gryno vandenilio jonų tirpalo (be susijusio anijono) pH yra 0. Gamtoje to nematyti ir jis naudojamas kaip atskaitos taškas matuojant pH naudojant elektrodą, kuris yra pH matuoklio dalis. Jie kalibruojami, kad įtampos skirtumai tarp etaloninio tirpalo ir tiriamojo tirpalo būtų paversti pastarojo pH verte.

1 apgamas jonų litre reiškia apie 6,02 × 10²³ atskirų molekulių ar atomų (t. y. atskirų dalelių) litre tirpalo.

Įprastos pH vertės yra apie 1,5 skrandžio rūgšties, apie 2 kalkių sulčių, 3,5 vyno, 7 gryno vandens, apie 7,4 sveiko žmogaus kraujo, 9 baliklio ir 12 buitinio amoniako. Pastarieji du junginiai yra stipriai baziniai ir gali padaryti fizinę žalą, kaip ir rūgštis, nors ir kitokiu mechanizmu.

Paskambino kraujyje cirkuliuojantis anijonas bikarbonatas (HCO³⁻), kuris susidaro iš vandens ir anglies dioksido, palaiko kraują šiek tiek šarminį ir veikia kaip „buferis“ H atveju⁺ jonai greitai kaupiasi kraujyje, kaip ir tada, kai kvėpavimas pertraukiamas ilgesniam laikui.

Galbūt esate matę „antacidinių vaistų“, kurie yra medžiagos, kurios, priešingai nei rūgštys, gali priimti protonus, dažnai dovanodamas hidroksilo (-OH) grupę, kuri priima protoną, kad susidarytų vanduo molekulė.

Dėl to skrandyje esantis H + jonų „nušlavimas“ iš druskos rūgšties, kurią skrandis natūraliai išskiria, gali padėti sumažinti žalingą rūgšties poveikį vidinėms membranoms.

Pavyzdys: Koks yra tirpalo, kurio [H +] yra 4,9 × 10, pH⁻⁷ M?

pH = -log [H⁺] = −log [4,9 × 10⁻⁷] = 6.31.

Atkreipkite dėmesį, kad neigiamas ženklas lemia tai, kad matuojama maža jonų koncentracija sprendimai sudarytų skalę su neigiamais rezultatais, nes neigiamos rodiklio reikšmės.

Pavyzdys: Kokia vandenilio jonų koncentracija tirpale, kurio pH yra 8,45?

Šį kartą tą pačią lygtį naudosite šiek tiek kitaip:

8.45 = −log [H⁺], arba −8,45 = log [H⁺].

Norėdami išspręsti, naudokite tai, kad skaičius skliaustuose yra tik jo žurnalo, 10, padidinto iki paties žurnalo vertės, pagrindas:

[H +] = 10^−8.45 = 3.5 × 10⁻⁹ M.

Žr. Šaltinius, jei norite sužinoti įrankio, leidžiančio manipuliuoti rūgščių identiškumu ir koncentracija tirpale, nustatant susijusias pH reikšmes, pavyzdį.

Atkreipkite dėmesį, kad eksperimentuodami su skirtingomis rūgštimis pateiktame išskleidžiamajame sąraše ir naudodami skirtingas molines koncentracijas, tai padarysite atraskite įdomų faktą apie pH: tai priklauso ir nuo rūgšties tapatumo (taigi ir nuo jo būdingo stiprumo), ir nuo jos susikaupimas. Dėl silpnesnės rūgšties, esant didesnei molinei koncentracijai, gali susidaryti mažesnio pH tirpalas nei pakankamai praskiestas stipresnės rūgšties tirpalas.