Kwasowość substancji ma ścisłą definicję naukową. Ludzie mają tendencję do wyobrażania sobie rozpuszczających się metali i wypalania dziur w przedmiotach, gdy myślą o kwasach i substancjach niekwaśnych lub zasadach. Prawda jest taka, że to, jak destrukcyjna może być substancja, nie jest czynnikiem, który chemicy biorą pod uwagę przy określaniu kwasowości (lub jej braku) czegoś.
Definicja i wykrywanie kwasu
Istnieją trzy różne definicje używane przez chemików przy definiowaniu kwasu i zasady.
Definicja Arrheniusa: Kwasy to substancje, które po rozpuszczeniu w wodzie zwiększają stężenie jonów H+ (czyli dodatnich jonów wodorowych lub protonów). Zasady to substancje, które po rozpuszczeniu w wodzie zwiększają stężenie jonów OH- (zwanych również jonami wodorotlenowymi).
Definicja Bronsteada-Lowry'ego: kwas jest substancją, która może przenosić proton (H) na inną substancję. Zasada to substancja, która może przyjąć proton (H).
Definicja Lewisa: kwas jest zdefiniowany jako akceptor pary elektronów, a zasada jako donor pary elektronów.
W praktyce większość chemików (chyba, że jesteś chemikiem organicznym) myśli o kwasach i zasadach w kategoriach dwóch pierwszych definicji.
Chociaż te definicje mogą wydawać się bardzo techniczne, pewnym sposobem na zrozumienie kwasów w kuchni jest na przykład przeprowadzenie prostej reakcji z sodą oczyszczoną. Jeśli masz płyn i chcesz wiedzieć, czy jest kwaśny, łatwo to sprawdzić, dodając trochę sody oczyszczonej. Soda oczyszczona reaguje z kwasami, tworząc bąbelki.
Być może znasz budowę domowego wulkanu kuchennego. Ocet (kwas) miesza się z sodą oczyszczoną. Pieni się, gdy soda oczyszczona wchodzi w reakcję z kwasem. Jest to w istocie to, co możesz zrobić, aby sprawdzić, czy roztwór jest kwaśny, czy nie. Jeśli nie ma kwasu, roztwór nie będzie bulgotał po dodaniu sody oczyszczonej.
Względne Siły Kwasów
Niektóre kwasy są silniejsze niż inne. Bardzo dobrze znamy tę koncepcję, kiedy pijemy napój gazowany i zostawiamy go na naszych językach. Uczucie pieczenia pochodzi od kwasu w sodzie. Nie odczuwamy tego uczucia, gdy trzymamy w ustach czystą wodę. Różnica polega na sile kwasu. Oczywiście przed włożeniem czegoś do ust należy zachować ostrożność.
Z naukowego punktu widzenia mocny kwas to taki, który całkowicie przenosi swoje protony (atom H+) do wody, nie pozostawiając w roztworze żadnych niezdysocjowanych cząsteczek. Słaby kwas to taki, który tylko częściowo dysocjuje w roztworze wodnym i istnieje w roztworze jako mieszanina cząsteczek kwasu i jonów składowych. Substancja o znikomej kwasowości to taka, która zawiera wodór, ale nie wykazuje żadnego zachowania kwasowego w wodzie (tzn. wodór nie dysocjuje ani nie odłącza się od cząsteczki).
Skala pH
Użycie skali pH jest jednym z praktycznych sposobów ilościowego określenia, jak coś jest kwaśne. Jeśli pH roztworu jest mniejsze niż 7, jest on kwaśny. Jeśli pH wynosi 7, roztwór jest obojętny, a jeśli pH jest większe niż 7, roztwór jest zasadowy. Skala ta wskazuje ilość rzeczywistych jonów H+ (kwasowość) unoszących się w roztworze, co jest bezpośrednio związane z definicją kwasu.
Wykrywanie pH roztworu
Istnieje kilka różnych sposobów mierzenia pH roztworu. Najbardziej znaną metodą jest użycie papierka lakmusowego. Papierek lakmusowy pokryty jest substancją chemiczną, która reaguje z kwasami, zmieniając kolor papieru. Następnie możesz porównać papier ze standardową kartą kolorów, aby znaleźć wartość pH. Powszechnie stosuje się również wskaźniki roztworu, aby określić stężenie kwasu w roztworze. Działa to podobnie do papierka lakmusowego, ale zamiast tego dodaje się go do roztworu, a kolor całego roztworu zmienia się na kolor wskazujący wartość pH. W laboratorium chemicznym naukowcy przeprowadzają eksperymenty miareczkowe w celu określenia wartości pH. Do korzystania z tej metody potrzebne są szczególne umiejętności techniczne. Najpopularniejszą i dokładniejszą metodą jest użycie miernika pH. Miernik elektroniczny zawiera sondę zanurzoną w cieczy i mierzony jest prąd elektryczny, który można bezpośrednio powiązać z wartością pH. Wartość jest następnie podyktowana użytkownikowi na wyświetlaczu miernika. Te mierniki pH zwiększyły swoją niezawodność i przyjazność dla użytkownika na przestrzeni lat i są standardem. Większość tego sprzętu nie znajduje się w domowej kuchni. W razie potrzeby można zamówić paski testowe pH (papierki lakmusowe) w sklepie kulinarnym.
Przykłady wartości pH różnych substancji
Te wartości są przybliżone, ale mogą dać wyobrażenie o tym, gdzie substancje spadają na skali pH. Wybielacz domowy: 12,5 Mleko magnezowe: 10 Soda oczyszczona: 8 Czysta woda: 7 Czarna kawa: 5 Wino: 3,5 Cola, ocet: 2,9 Sok żołądkowy: 1,2
Liczby wyższe niż 7 są podstawowe, a liczby mniejsze niż 7 są kwaśne.
