Ученые используют pH, меру концентрации ионов водорода в растворе, как индикатор кислотной или щелочной природы раствора. Шкала pH обычно находится в диапазоне от 1 до 14, при этом меньшие числа представляют кислоты, более высокие числа, основания. Нейтральные жидкости, такие как вода, имеют pH 7.
Сильные кислоты
Обычно сильная кислота имеет pH примерно от нуля до 3. Чем сильнее кислота, тем лучше она диссоциирует в водном растворе, выделяя больше катионного водорода (H+) ионы. Примеры сильных кислот включают соляную кислоту (HCl), бромистоводородную кислоту (HBr), хлорную кислоту (HClO4) и серной кислоты (H2ТАК4). Однако, поскольку pH измеряет количество ионов водорода, выделяемых в растворе, даже очень сильная кислота может иметь высокое значение pH, если ее концентрация очень разбавлена. Например, 0,0000001 молярный раствор HCl имеет pH 6,79. Как сильная кислота, HCl демонстрирует 100-процентную диссоциацию, но чрезвычайно низкая концентрация ионов водорода, которые она выделяет в этом случае, дает ей почти нейтральный pH.
Слабые кислоты
С другой стороны, слабая кислота не ионизируется полностью. Он выделяет довольно низкие концентрации ионов водорода в водном растворе, что приводит к диапазону pH от примерно 5 до чуть ниже 7. Примеры включают уксусную кислоту (CH3COOH), главный компонент уксуса, и муравьиная кислота (HCOOH), кислота, вызывающая укусы муравьев. Опять же, есть исключения из этого общего диапазона pH. Достаточно концентрированная слабая кислота все еще может давать низкие показания pH. 1.0 молярный CH3Раствор COOH, например, имеет pH 2,37.
Сильные основы
Подобно сильным кислотам, сильное основание почти полностью диссоциирует в воде; однако он выделяет гидроксид (OH-) ионов, а не H+. Сильные основания имеют очень высокие значения pH, обычно от 12 до 14. Хорошо известные примеры сильных оснований включают едкий натр или гидроксид натрия (NaOH), а также щелочь или гидроксид калия (КОН). Гидроксиды щелочных металлов или металлов группы 1 обычно являются сильными основаниями.
Слабые основания
PH слабого основания падает где-то между 7 и 10. Как и слабые кислоты, слабые основания не подвергаются полной диссоциации; вместо этого их ионизация представляет собой двустороннюю реакцию с определенной точкой равновесия. В то время как сильные основания выделяют ионы гидроксида посредством диссоциации, слабые основания генерируют ионы гидроксида, реагируя с водой. Аммиак (NH3) и метиламин (CH3NH2) являются примерами слабых оснований.