Кислоты принимают активное участие в бесчисленных биологических, геологических и технологических процессах. Бактерии производят молочную кислоту, которая сохраняет пищу, почвенные кислоты выделяют питательные вещества из минеральных удобрений, а кислоты в батареях вызывают реакции, генерирующие электрическую энергию. Соляная кислота, часто сокращенно HCl, является обычным примером сильной кислоты, и определенные значения pH могут быть достигнуты с помощью смесей соляной кислоты и воды.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Добавление соляной кислоты к воде снижает pH воды до значения менее 7,0 и делает раствор кислым.
Измерение кислотности
Шкала pH, которая обычно находится в диапазоне от 0 до 14, измеряет концентрацию ионов водорода в веществе. Кислоты имеют значения pH менее 7, основания имеют значения pH более 7, а значение pH 7,0 является нейтральной точкой. Шкала pH отрицательная и логарифмическая, что означает, что десятикратное увеличение концентрации ионов водорода соответствует уменьшению на одну единицу шкалы pH. Добавление кислого вещества в воду снижает общий pH раствора.
Разбитые молекулы, свободные ионы
Когда кислота добавляется в воду, молекулы кислоты разделяются на отдельные ионы в процессе, известном как диссоциация. Например, молекула соляной кислоты состоит из атома водорода и атома хлора. Когда эти молекулы растворяются в воде, они разделяются на положительно заряженный ион водорода и отрицательно заряженный ион хлора. Это приводит к увеличению концентрации ионов водорода и, следовательно, к более низкому pH. Соляная кислота классифицируется как «сильная» кислота, что означает, что практически все молекулы диссоциируют. Многие другие кислоты, такие как уксусная кислота, обычно называемая уксусом, классифицируются как «слабые» кислоты. Только некоторые молекулы слабых кислот диссоциируют при добавлении в воду.
Экстремальная кислота
Чистая соляная кислота имеет теоретический pH равный нулю - другими словами, она очень кислая. Однако на практике соляная кислота существует только в разбавленном виде. Следовательно, эффективный pH соляной кислоты зависит от степени разбавления. Поскольку pH соляной кислоты настолько низок, большие изменения pH происходят даже при добавлении крошечных количеств в нейтральный раствор, такой как вода. Одним из примеров разбавленной соляной кислоты является желудочная кислота человека со значением pH около 3.
Прогнозирование pH
Степень изменения pH, которое происходит при добавлении в воду сильных кислот, таких как соляная кислота. соответствует непосредственно коэффициенту разбавления, потому что все кислые молекулы выделяют один водород. ион. Поскольку шкала pH следует логарифмической зависимости, разведение в десять раз соответствует изменению pH на одну единицу. Например, добавление 1 миллилитра соляной кислоты к 10 миллилитрам воды с нейтральным pH приводит к уменьшению концентрации ионов водорода в десять раз. Таким образом, pH конечного раствора будет на одну единицу выше, чем pH исходной соляной кислоты. Если 1 миллилитр соляной кислоты добавить к 100 миллилитрам воды, концентрация ионов водорода уменьшится в два раза в десять, а pH увеличится на две единицы.