Шта значи Пх скала?

Чак и онима који би радије избегавали да уче о науци, било би тешко преговарати о свету без редовног упућивања на нешто што се назива пХ. Ако не морате да знате шта је то за час хемије, вероватно ћете видети референце на ниво пХ и сродне појмове попут киселости и алкалности, ако само гледате неколико реклама о шампону.

Тхе пХ скала је алат који су хемичари осмислили да мере колико је решење кисело (или алкално, супротно од „киселог“). Користи се свакодневно у безброј примена, од провере да ли је ниво хлора у вашој хидромасажној кади где би требало да буде омогућавање биохемичарима да открију идеалне услове за реакције на које утиче киселост настају.

Скала пХ, као и многи алати који се користе у физичкој науци, није оно што бисте назвали „интуитивном“ скалом, попут оне која се креће од 0 до 10 или од 1 до 100 која се користи за типичне оцене у квизу или проценте. Али када једном дубоко схватите шта тај број значи у погледу понашања молекула у воденом раствору (молекули растворен у компонентне атоме и молекуле у води), цела шема не само да има смисла већ отвара нова врата за потпуно ново разумевање хемија.

Скраћеница пХ означава „потенцијал јона водоника“. Термин је сковао дански биохемичар Сøрен Сøренсон, који је „п“ дефинисао као упутства за узимање негатива логаритма концентрације јона водоника, написаног [Х⁺]. пХ је негативни логаритам моларност Х, што је мера укупних јона по јединици запремине, а не масе по јединици запремине.

Математички, пХ дефиниција је

У већини физичких наука идеја о „концентрацији“ односи се на масе честица, а не на њихова друга својства. На пример, ако се 5,85 грама (г) обичне соли (натријум хлорид или НаЦл) раствори у 1.000 милилитара или мл (1 литар или Л) воде (Х₂О), тада можете изразити концентрацију натријум хлорида у води у овом случају као 5,85 г / Л, или 5,85 мг / мЛ, или другим еквивалентним јединицама.

У хемији, међутим, „количина“ супстанце није битна колико има њених грама или килограма, већ колико има појединачних атома или молекула. То је зато што атоми и молекули међусобно реагују на основу атомских и молекуларних односа, а не масених односа.

Различите врсте атома (односно различити елементи) имају различиту масу, с бројем грама у 1 мол (6.02 × 10²³ појединачне честице) дате у „пољу“ елемента у периодном систему елемената (видети Ресурсе).

На пример, један молекул Х.₂О има два атома водоника и један атом кисеоника. Сваки Х има масу од око 1 г, док О атом има нешто мање од 16 г. Дакле, док се 16/18 = 88,9 процената масе молекула воде састоји од кисеоника, вода увек има однос 2: 1 према атомима Х и О.

Овај концепт се користи за успостављање моларна концентрација, или кртица по литру, назначен М.. Иначе, моларна маса На је 23,0 г, а хлора 35,5 г, па 1 мол (1 мол, у прорачунима) НаЦл има масу од 58,5 г. 5,85 г је 1/10 овога, дакле 5,85 г НаЦл / 1 Л = 0,1 М раствор НаЦл,

Ако вам логаритми или дневници нису познати, мислите на њих као на једноставне начине за компресовање стварне променљивости величине у математички сличнији облик. Евиденције су експоненти којима се рукује у несигурном облику, што захтева математичко дорађивање и обично калкулатор.

Део који треба да знате је то за сваки фактор од 10 пораста концентрације водоникових јона, пХ ће се смањити за 1 целобројну јединицу и обрнуто. То значи да раствор са пХ 5,0 има десет пута већу вредност од [Х⁺] раствора са пХ од 6,0 и 1/1000 [Х⁺] раствора од 3.0 пХ.

• И јачина киселине (то јест, својствена својства појединих киселина) и концентрација киселине (коју можете променити у лабораторији) одређују пХ раствора.

Као што је напоменуто, 1-моларни (1М) раствор чистих јона водоника (без придруженог аниона) има пХ од 0. То се у природи не види и користи се као референтна тачка за мерење пХ помоћу електроде која је део пХ метра. Они су калибрирани да преводе разлике напона између референтног раствора и раствора од интереса у пХ вредност за потоње.

1 кртица јона по литру значи око 6,02 × 10²³ појединачни молекули или атоми (тј. појединачне честице) по литру раствора.

Уобичајене вредности пХ укључују око 1,5 за желудачну киселину, око 2 за сок од лимете, 3,5 за вино, 7 за чисту воду, око 7,4 за здраву људску крв, 9 за белило и 12 за амонијак у домаћинству. Ова последња два једињења су снажно базична и могу нанети физичка оштећења баш као што киселина може, иако другим механизмом.

Анион који циркулише у крви тзв бикарбонат (ХЦО³⁻), који настаје из воде и угљен-диоксида, одржава крв помало алкалном и делује као „пуфер“ у случају Х⁺ Јони се брзо акумулирају у крви, као када се дисање прекида на дужи период.

Можда сте видели огласе за „антациде“, који су супстанце које, за разлику од киселина, може да прихвати протоне, често донирајући хидроксилну (-ОХ) групу која прихвата протон да формира воду молекула.

Резултирајуће "пометање" јона Х + у желуцу из хлороводоничне киселине коју стомак природно излучује може да пружи олакшање од штетних ефеката киселине на унутрашње мембране.

Пример: Колики је пХ раствора са [Х +] од 4,9 × 10⁻⁷ М?

пХ = −лог [Х⁺] = −лог [4,9 × 10⁻⁷] = 6.31.

Имајте на уму да негативни предзнак објашњава чињеницу да су мале концентрације јона забележене при мерењу решења би у супротном произвела скалу са негативним резултатима, због негативних експонентних вредности.

Пример: Колика је концентрација водоникових јона у раствору са пХ 8,45?

Овог пута сте исту једначину употребили на мало другачији начин:

8,45 = −лог [Х⁺], или −8,45 = лог [Х⁺].

Да бисте то решили, користите чињеницу да је број у заградама само основа дневника 10, подигнута на вредност самог дневника:

[Х +] = 10^−8.45 = 3.5 × 10⁻⁹ М.

Погледајте Ресурсе за пример алата који вам омогућава да манипулишете идентитетом и концентрацијом киселина у раствору при одређивању придружених вредности пХ.

Имајте на уму да, док експериментишете са различитим киселинама на приложеном падајућем списку и користите различите моларне концентрације, то ћете и учинити откријте занимљиву чињеницу о пХ: Зависи и од идентитета киселине (а самим тим и од њене инхерентне снаге) и њене концентрација. Слабија киселина у вишој моларној концентрацији може зато произвести раствор са нижим пХ од довољно разређеног раствора јаче киселине.