PH หมายถึงอะไรในวิชาเคมี?

มาตราส่วน pH เป็นวิธีการแสดงความเป็นกรดหรือด่างของสาร มาตราส่วนดูเหมือนขัดกับสัญชาตญาณในแวบแรก แต่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านชีววิทยา เคมี ธรณีวิทยา และวิทยาศาสตร์กายภาพอื่นๆ การสื่อสารในสาขาเหล่านี้จำเป็นต้องมีความเข้าใจในแนวคิดเรื่องค่า pH เมื่อเข้าใจแล้ว มาตราส่วน pH จะเป็นดัชนีที่มีประโยชน์สำหรับการสื่อสารคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญของสาร

pH ซึ่งเขียนด้วยตัวพิมพ์เล็กเสมอว่า "p" คือระดับของปริมาณไฮโดรเจนไอออนิกที่มีอยู่ในสาร มาตราส่วนเริ่มจาก 0 ถึง 14 น้ำบริสุทธิ์โดยสมบูรณ์มีค่า pH 7 ซึ่งเป็นกลาง ยิ่งตัวเลขบนสเกลต่ำเท่าไร สารก็จะยิ่งมีความเป็นกรดมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งตัวเลขบนสเกลสูง สารที่เป็นเบสหรือด่างก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น สารที่มีความเป็นกรดสูงหรือเป็นด่างมักจะกัดกร่อนหรือทำให้เกิดแผลไหม้ได้ มาตราส่วนเป็นแบบลอการิทึม หมายความว่ามีพื้นฐานอยู่บนหลักสิบ ดังนั้น สารที่มีค่า pH 4 จึงมีความเป็นกรดมากกว่าสารที่มีค่า pH 5 ถึง 10 เท่า

ในทางคณิตศาสตร์ pH หมายถึงค่าลบของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในสาร การทำเช่นนี้จะใช้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในสารและแปลงเป็นค่าในระดับ pH ซึ่งจะสามารถเข้าใจได้ดีขึ้น ความเข้มข้นของไฮโดรเจนอยู่ในรูปโมลาริตีหรือโมลต่อลิตร จากนั้นนำบันทึกเชิงลบของความเข้มข้น ดังนั้น pH ในวิชาเคมีจึงเป็นวิธีที่คล่องตัวในการแสดงจำนวนไฮโดรเจนไอออนในสารที่กำหนด

ตัวอย่างเช่น หากตัวอย่างคือ 1 ลิตรและมีไฮโดรเจน 0.02 กรัม คุณสามารถคำนวณค่า pH ของตัวอย่างได้ คุณต้องกำหนดโมลาริตีของมันก่อน เนื่องจากไฮโดรเจน 1 โมลมีค่าประมาณ 1 กรัม 0.02 กรัมต่อลิตรจึงเท่ากับ 0.02 โมลต่อลิตร ทำให้มีโมลาริตีเท่ากับ 0.02 ในสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ นี่จะเป็น 2 x 10^-2 ดังนั้น ลอกลบของตัวเลขนี้จะเป็นเลขชี้กำลังที่มีเครื่องหมายลบอยู่ข้างหน้า (--2 = 2) ดังนั้น pH ของตัวอย่างนี้จะเท่ากับ 2

คุณยังสามารถใช้วิธีทางอ้อมในการวัดค่า pH ได้อีกด้วย หากคุณทราบค่า pOH คุณสามารถคำนวณค่า pH ได้ pOH คือล็อกลบของไฮดรอกไซด์หรือหมู่ OH- ไอออน เนื่องจากวิธีที่ไฮโดรเจนและไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยากัน ดังนั้น pOH จึงเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับค่า pH ดังนั้น หากคุณทราบความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ คุณสามารถคำนวณค่า pH ด้วยสมการ 14 - pOH = pH ตัวอย่างเช่น ถ้าสารมี pOH เท่ากับ 12 ก็จะมีค่า pH เท่ากับ 2 คุณสามารถใช้หลักการเดียวกันในทางกลับกันเพื่อค้นหา pOH จาก pH โดยใช้สูตร 14 - pH = pOH