เป็นเรื่องยากที่จะมีชีวิตอยู่ในโลกสมัยใหม่โดยปราศจากการได้ยินที่อ้างถึงกรด ซึ่งมักถูกนำมาแสดงในเภสัชกรรมและ โฆษณาอื่น ๆ ในฐานะผู้รุกรานที่เป็นของเหลวมุ่งลบและสร้างความเสียหายทุกประเภทตั้งแต่ผิวหนังไปจนถึงเสื้อผ้า เฟอร์นิเจอร์. คุณคงเคยเห็นโฆษณาผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่ายาลดกรด ซึ่งออกแบบมาเพื่อจัดการกับผลกระทบของกรดในกระเพาะอย่างไม่ต้องสงสัย
กรดมีระดับความแรงหรือความเป็นกรดต่างกัน มาตราส่วนที่เรียบง่ายแต่เป็นพื้นฐานที่รู้จักกันในชื่อ มาตราส่วน pH คือการวัดความเป็นกรดของสารละลายในน้ำ หรือในกรอบที่แตกต่างกันของสถานการณ์ทางเคมีเดียวกัน ความเป็นเบสหรือด่างของสารละลาย
ในการหาค่า pH ของสารละลายในน้ำ (นั่นคือ สารที่ละลายในน้ำ) คุณจำเป็นต้องรู้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเท่านั้น (H+) ในสารละลายนั้นหรือของมัน โมลาริตี. แต่นอกเหนือจาก pH แล้ว โมล โมลาริตี และกรดคืออะไรกันแน่?
ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับกรดและเบส
กรดเป็นโมเลกุลที่สามารถให้โปรตอนได้ ตัวอย่างง่ายๆ คือ กรดไฮโดรคลอริก HCl โมเลกุลนี้พร้อมที่จะละทิ้งส่วนประกอบ H+ ในสารละลายที่เป็นน้ำและเป็น กรดแก่. กรดอื่นๆ เช่น กรดคาร์บอนิก (H2CO3) ปล่อยโปรตอนอย่างไม่เต็มใจและถูกเรียก
กรดอ่อน. เมื่อกรด (HA) บริจาคโปรตอน (H+) จะมีการแตกตัวเป็นไอออน โดยผลิตภัณฑ์จะเป็น H+ และสิ่งที่เหลืออยู่ (โดยทั่วไปคือ A−; ในกรณีของกรดคาร์บอนิก HCO3−).กรดแก่มีค่า pH ต่ำ น้ำเป็นกลางโดยมีค่า pH 7; แข็งแกร่ง ฐานหรือตัวรับโปรตอน (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์, NaOH) มีค่า pH สูง ซึ่งบางตัวก็ใกล้เคียงกับ 14.0
ไฝและโมลาริตี
สำหรับวัตถุประสงค์ทางเคมีของกรด-เบส การวัดความเข้มข้นของตัวถูกละลายใน. เหมาะสมกว่า ไฝ หรืออนุภาคเดี่ยว (เช่น อะตอม โมเลกุล) ต่อหน่วยปริมาตร แทนที่จะเป็นมวลต่อหน่วยปริมาตร นี่เป็นเพราะอะตอมทำปฏิกิริยากันในสัดส่วนที่รู้จักในลักษณะที่ไม่เกี่ยวข้องกับมวลอะตอม
สิ่งใดสิ่งหนึ่งโมล (1 โมล) คือ 6.02 × 1023 อนุภาค; 1 โมลในปริมาตร 1 ลิตรมีโมลาริตี 1.0 ดังนั้น 6 โมลของ NaCl ใน 8 ลิตรของสารละลายในน้ำจึงมีโมลาริตีที่ 6 โมล/8 ลิตร = 0.75; 6 โมลของโมเลกุลขนาดใหญ่กว่ามาก อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟตที่ละลายใน 8 ลิตร มีมวลมากกว่า แต่มีโมลาริตีเท่ากัน 0.75 โมลาร์
สูตร pH คืออะไร?
สมการ pH มักเขียนอยู่ในรูป
pH = -log_{10}[H^{+}]
ในที่นี้ ปริมาณในวงเล็บคือโมลาริตีของไอออน H+ ในสารละลาย ดังนั้น หากคุณทราบโมลาริตี คุณก็จะได้ค่า pH และในทางกลับกัน
ตัวอย่างการคำนวณค่า pH
หากต้องการเปลี่ยนจากโมลาริตีเป็น pH ให้ใช้เครื่องคิดเลขหรือเครื่องมือที่คล้ายกันเพื่อนำลอการิทึมไปที่ฐาน 10 (ฐานเริ่มต้น) ของโมลาริตี ย้อนกลับเครื่องหมายเพื่อให้ได้ค่าบวก เท่านี้ก็เสร็จเรียบร้อย!
ตัวอย่าง: ถ้าโมลาริตีของสารละลายในน้ำเท่ากับ 6.3 × 10-5 M ค่า pH คืออะไร?
pH = −log[6.3 × 10-5] = 4.2.
คุณยังสามารถคำนวณความเข้มข้นจาก pH และ pK, หลังมาจาก ค่าคงที่การแยกตัวของกรดK. K. ยิ่งสูง สำหรับกรดใดกรดหนึ่ง กรดก็จะยิ่งแรง เดอะ pK สำหรับกรดใดๆ ก็ตามคือค่า pH ที่กรดครึ่งหนึ่งถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออน (นั่นคือ เมื่อโปรตอน "ที่เป็นกรด" ครึ่งหนึ่งถูกถ่ายลงในสารละลาย)
สมการดอกเบี้ยเรียกว่า สมการเฮนเดอร์สัน-ฮัสเซลบาค และเขียนไว้ว่า
pH = pKa + log_{10}\dfrac{[A^{-}]}{[HA]}
ซึ่งหมายความว่าให้ pK. ของกรด และความเข้มข้นสัมพัทธ์ของประจุลบและกรด "เหมือนเดิม" คุณสามารถกำหนด pH ได้ K ค่าต่างๆ สามารถค้นหาได้ง่ายทางออนไลน์ และคุณสามารถค้นหา pKa โดยใช้การดำเนินการเดียวกันกับค่า pH หากไม่อยู่ในรายการด้วย
เครื่องคำนวณ pH และ pOH ออนไลน์
ดูแหล่งข้อมูลสำหรับเครื่องมือบนเว็บที่ช่วยให้คุณกำหนด pH ของสารละลายที่เป็นกรดและด่างได้ คุณสามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อให้เข้าใจถึงความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของกรด ความเข้มข้น และ pH ที่แตกต่างกัน