ไม่ว่าจะเป็นการใช้ชุดค่า pH เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำในสระมีความสบายในการว่ายน้ำ การประเมินค่า pH ของดินเพื่อปลูกสวน หรือพิจารณาว่า ยาแก้ปวดท้องทำให้กรดย่อยอาหารเป็นกลาง แนวคิดเรื่องค่า pH นั้นมองเห็นได้ง่ายในโลกแห่งความเป็นจริง ถึงแม้ว่าเคมีพื้นฐานจะเล็กน้อยก็ตาม ขั้นสูงขึ้น
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
มาตราส่วน pH อยู่ระหว่าง 0 ถึง 14 โดยที่ 7 เป็นค่ากลาง สารใดๆ ที่มีค่า pH ต่ำกว่า 7 ถือว่าเป็นกรด ในขณะที่สารใดๆ ที่มีค่า pH สูงกว่า 7 ถือว่าเป็นเบสหรือด่าง
เครื่องชั่ง pH pH
มาตราส่วน pH ไม่ใช่แนวคิดทางวิทยาศาสตร์ใหม่ อันที่จริงมันเปิดตัวในปี 1909 โดย Soren Peter Lauritz Sorensen ในฐานะนักชีวเคมี Sorensen ได้คิดค้นมาตราส่วน pH เพื่อให้เห็นภาพว่าสารที่เป็นกรดหรือด่าง (พื้นฐาน) อยู่ในระดับ 0 ถึง 14 แม้ว่าค่า 7 จะถือว่า pH เป็นกลาง ค่าใดๆ ที่ต่ำกว่า 7 จะเป็นกรด และค่าใดๆ ที่สูงกว่า 7 จะเป็นค่าพื้นฐาน
มาตราส่วน pH เป็นลอการิทึม ซึ่งหมายความว่าค่าต่างๆ มีอยู่ในอัตราส่วนที่เท่ากัน ซึ่งหมายความว่าเมื่อคุณเลื่อนสเกลจาก 14 เป็น 0 แต่ละค่าจะมีสภาพเป็นกรดมากกว่าค่าด้านล่างถึงสิบเท่า ตัวอย่างเช่น หากสารมีค่า pH เท่ากับ 6 สารนั้นมีความเป็นกรดมากกว่าสารที่มีค่า pH เป็นกลางถึง 10 เท่า เมื่อคุณลดระดับลง แต่ละค่าจะมีค่าพื้นฐานมากกว่าค่าด้านบนสิบเท่า ดังนั้นสารที่มีค่า pH 8 จึงเป็นพื้นฐานมากกว่าสารที่เป็นกลางถึงสิบเท่า
ตัวอย่างของกรดและเบส
บางครั้งการนึกภาพระดับ pH โดยใช้สารในครัวเรือนทั่วไปอาจเป็นประโยชน์ น้ำบริสุทธิ์มีค่า pH เป็นกลางเท่ากับ 7 กรดที่หาง่ายบางชนิด ได้แก่ น้ำส้มสายชู น้ำมะนาว น้ำส้ม กาแฟ และโซดา สารพื้นฐานที่หาได้ง่าย ได้แก่ สารฟอกขาว น้ำสบู่ และน้ำนมจากแมกนีเซีย แม้แต่เลือดมนุษย์ก็ยังมีค่า pH ที่วัดได้ ซึ่งมักจะอยู่ระหว่าง 7.35 ถึง 7.45 หากค่า pH ของเลือดมนุษย์ต่ำกว่า 6.8 หรือสูงกว่า 7.8 ผลลัพธ์จะเป็นอันตรายถึงชีวิต
พื้นฐานน้อยลง
แม้ว่าการทำความเข้าใจวิธีใช้มาตราส่วน pH เพื่อวัดว่าสารเป็นกลาง เป็นกรด หรือด่าง จะเป็นเรื่องที่ค่อนข้างตรงไปตรงมา แต่เคมีที่อยู่เบื้องหลังค่า pH นั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย คำว่า "pH" ย่อมาจาก "ศักยภาพของไฮโดรเจน" เพราะ pH เป็นตัววัดอนุภาคที่มีประจุที่เรียกว่าไอออนจริงๆ ทุกครั้งที่มีน้ำ (H2O) โมเลกุลของน้ำบางส่วนจะแตกออกจากกัน ซึ่งจะทำให้ไอออนไฮดรอกไซด์ที่มีประจุลบ (OH_) และไฮโดรเจนไอออนที่มีประจุบวกบางชนิด (H+) ในสารละลาย
ในน้ำบริสุทธิ์ อิออนเหล่านี้มีจำนวนเท่ากัน ดังนั้นจึงมีความสมดุลอย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้ pH เป็นกลาง กรดตามคำจำกัดความบริจาคไฮโดรเจนไอออน ซึ่งหมายความว่าเมื่อกรดละลายในน้ำ จะเกิดความสมดุลระหว่างไฮดรอกไซด์ไอออนและไฮโดรเจนไอออน สารละลายที่เป็นกรดจะมีไฮโดรเจนไอออนจำนวนมากกว่าเสมอ ตรงกันข้ามกับสารพื้นฐานที่รับไฮโดรเจนไอออน เมื่อสารพื้นฐานละลายในน้ำ สารละลายจะมีไฮดรอกไซด์ไอออนมากกว่า
แน่นอนว่าสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจค่า pH นั้นง่ายกว่าและนำไปใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงได้ ตั้งแต่การดูแลสระน้ำไปจนถึงการเตรียมดินสำหรับสวนไปจนถึงการรักษาอาการปวดท้อง ความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับค่า pH เป็นเครื่องมือที่มีค่า