Ph Ölçeğinin Anlamı Nedir?

Bilim hakkında bilgi edinmekten kaçınmayı tercih edenler için bile, pH denilen bir şeye düzenli referanslar duymadan dünyayı müzakere etmek zor olurdu. Kimya dersi için ne olduğunu bilmek zorunda değilseniz, yalnızca birkaç şampuan reklamı izlerseniz, pH düzeyine ve asitlik ve alkalilik gibi ilgili terimlere ilişkin referansları görmeniz olasıdır.

PH cetveli kimyagerlerin bir çözeltinin ne kadar asidik (veya alkali, "asidik"in tersi) olduğunu ölçmek için tasarladıkları bir araçtır. Jakuzinizdeki klor seviyesinin kontrol edilmesinden, sayısız uygulamada her gün kullanılır. biyokimyacıların asitlikten etkilenen reaksiyonlar için ideal koşulları bulmalarına izin vermek nerede olmalı? meydana gelir.

Fizik biliminde kullanılan birçok araç gibi pH ölçeği, tipik sınav puanları veya yüzdeleri için kullanılan 0 ila 10 veya 1 ila 100 arasında değişen bir ölçek gibi "sezgisel" bir ölçek dediğiniz şey değildir. Ancak bir kez sulu bir çözeltideki moleküllerin (moleküller) davranışı açısından sayının ne anlama geldiğine dair derin bir takdir geliştirdiğinizde. Suda bileşen atomlara ve moleküllere çözülür), tüm şema sadece mantıklı olmakla kalmaz, aynı zamanda tamamen yeni bir anlayışa yeni kapılar açar kimya.

Kısaltma pH, "hidrojen iyonu potansiyeli" anlamına gelir. Terim Danimarkalı biyokimyacı tarafından icat edildi. Søren Sørenson"p" yi hidrojen iyonu konsantrasyonunun logaritmasının negatifini almak için talimatlar olarak tanımlayan, [H⁺]. pH, negatif logaritmasıdır. molarite birim hacim başına kütle yerine birim hacim başına toplam iyonların bir ölçüsü olan H.

Matematiksel olarak, pH tanımı

Fizik biliminin çoğunda, "konsantrasyon" fikri, diğer özelliklerinden ziyade parçacıkların kütleleri için geçerlidir. Örneğin, 5.85 gram (g) sade tuz (sodyum klorür veya NaCl), 1.000 mililitre veya mL (1 litre veya L) suda (H₂O), bu durumda sudaki sodyum klorür konsantrasyonunu 5,85 g/L veya 5,85 mg/mL veya diğer eşdeğer birimler olarak ifade edebilirsiniz.

Ancak kimyada, bir maddenin "miktarı", onun kaç gram veya kilogram olduğu değil, kaç tane tekil atom veya molekül olduğudur. Bunun nedeni, atomların ve moleküllerin birbirleriyle kütle oranlarına değil, atomik ve moleküler oranlara göre reaksiyona girmeleridir.

Farklı türdeki atomların (yani farklı elementlerin) farklı kütleleri vardır ve içindeki gram sayıları farklıdır. 1 mol (6.02 × 10²³ bireysel parçacıklar) periyodik element tablosunda elementin "kutusunda" verilmiştir (Kaynaklara bakınız).

Örneğin, bir H molekülü₂O iki hidrojen atomuna ve bir oksijen atomuna sahiptir. Her H'nin kütlesi yaklaşık 1 g iken, bir O atomunun kütlesi 16 g'ın hemen altındadır. Böylece, bir su molekülünün kütlesinin yüzde 16/18 = yüzde 88,9'u oksijenden oluşurken, su her zaman 2'ye 1 oranında H / O atomuna sahiptir.

Bu kavram kurmak için kullanılır Molar konsantrasyonveya litre başına mol, belirlenmiş M. Olduğu gibi, Na'nın molar kütlesi 23.0 g ve klorunki 35.5 g'dır, bu nedenle 1 mol NaCl'nin (hesaplamalarda 1 mol) kütlesi 58.5 g'dır. 5,85 g bunun 1/10'udur, yani 5,85 g NaCl/1 L = 0,1 M NaCl çözeltisi,

Logaritmalara veya günlüklere aşina değilseniz, bunların bir miktarın gerçek değişkenliğini matematiksel olarak daha ilişkilendirilebilir bir forma sıkıştırmanın kolay yollarını temsil ettiğini düşünün. Günlükler, üst simge olmayan biçimde işlenen, matematiksel incelik ve genellikle bir hesap makinesi gerektiren üslerdir.

Bilmen gereken kısım şu ki hidrojen iyonlarının konsantrasyonundaki her 10'luk artış faktörü için pH 1 tamsayı birim azalır ve bunun tersi olur. Bu, pH'ı 5.0 olan bir çözeltinin [H'nin on katına sahip olduğu anlamına gelir.⁺] pH'ı 6,0 olan bir çözeltinin ve 1/1,000'de [H⁺] 3.0 pH'lık bir çözelti.

• Hem asit gücü (yani, bireysel asitlerin doğal özellikleri) hem de asit konsantrasyonu (laboratuvarda değiştirebilirsiniz) bir çözeltinin pH'ını belirler.

Belirtildiği gibi, saf hidrojen iyonlarının (ilişkili bir anyon olmadan) 1-molar (1M) çözeltisinin pH'ı 0'dır. Bu doğada görülmez ve pH metrenin bir parçası olan bir elektrot kullanılarak pH'ı ölçmek için bir referans noktası olarak kullanılır. Bunlar, referans çözelti ile ilgilenilen çözelti arasındaki voltaj farklarını, ikincisi için bir pH değerine çevirmek üzere kalibre edilir.

1 köstebek litre başına iyon sayısı yaklaşık 6.02 × 10 anlamına gelir²³ çözeltinin litresi başına tek tek moleküller veya atomlar (yani tek tek parçacıklar).

Genel pH değerleri arasında mide asidi için yaklaşık 1.5, limon suyu için yaklaşık 2, şarap için 3.5, saf su için 7, sağlıklı insan kanı için yaklaşık 7.4, çamaşır suyu için 9 ve ev amonyak için 12 bulunur. Son iki bileşik kuvvetli baziktir ve farklı bir mekanizma ile de olsa, tıpkı asit gibi fiziksel hasar verebilir.

Kanda dolaşan anyon adı verilen bikarbonat (HCO³⁻), su ve karbondioksitten oluşur, kanı biraz alkali tutar ve H durumunda bir "tampon" görevi görür.⁺ iyonlar, solunumun uzun süre kesintiye uğraması gibi hızla kanda birikir.

Belki de asitlerin aksine "antasitler"in reklamlarını görmüşsünüzdür. genellikle bir su oluşturmak için protonu kabul eden bir hidroksil (-OH) grubu bağışlayarak protonları kabul edebilir molekül.

Midenin doğal olarak salgıladığı hidroklorik asitten midedeki H+ iyonlarının "süpürülmesi", asidin iç zarlar üzerindeki zararlı etkilerinden kurtulma sağlayabilir.

Misal: [H+] 4.9×10 olan bir çözeltinin pH'ı nedir?⁻⁷ M?

pH=−log[H⁺] = −log[4.9 × 10⁻⁷] = 6.31.

Negatif işaretin, ölçülen iyonların küçük konsantrasyonlarında görülen gerçeği açıkladığını unutmayın. Aksi takdirde, çözümler negatif üs değerleri nedeniyle negatif sonuçlara sahip bir ölçek üretecektir.

Misal: pH'ı 8,45 olan bir çözeltinin hidrojen iyonu konsantrasyonu nedir?

Bu sefer aynı denklemi biraz farklı bir şekilde kullanacaksınız:

8.45 =-log[H⁺] veya -8,45 = log[H⁺].

Çözmek için, parantez içindeki sayının, günlüğün kendi değerine yükseltilmiş 10 günlüğünün tabanı olduğu gerçeğini kullanırsınız:

[H+] = 10^−8.45 = 3.5 × 10⁻⁹ M.

İlişkili pH değerlerini belirlerken çözeltideki asitlerin kimliğini ve konsantrasyonunu değiştirmenize olanak tanıyan bir araç örneği için Kaynaklara bakın.

Sağlanan açılır listede farklı asitlerle denemeler yaparken ve farklı molar konsantrasyonlar kullanırken, pH ile ilgili ilginç bir gerçeği keşfedin: Hem asidin kimliğine (ve dolayısıyla doğal gücüne) hem de pH'ına bağlıdır. konsantrasyon. Bu nedenle, daha yüksek bir molar konsantrasyonda daha zayıf bir asit, daha güçlü bir asidin yeterince seyreltik bir çözeltisinden daha düşük pH'lı bir çözelti üretebilir.