Определение рН и уравнение в химии

рН является мерой водород ион концентрациямера кислотность или щелочность из решение. Шкала рН обычно колеблется от 0 до 14. Водные растворы при 25 ° С с рН менее 7 кислыйв то время как те с рН более 7 являются основными или щелочной. Уровень pH 7,0 при 25 ° С определяется какнейтральный" поскольку концентрация из H₃О⁺ равна концентрации ОН⁻ в чистой воде. Очень сильные кислоты могут иметь отрицательный pHв то время как очень сильные основания могут иметь рН выше 14.

Уравнение для расчет pH было предложено в 1909 году датским биохимиком Сореном Петером Лаурицем Соренсеном:

pH = -log [H⁺]

где log - логарифм по основанию-10 и [H⁺] обозначает концентрацию ионов водорода в единицах молей на литр раствора. Термин «pH» происходит от немецкого слова «потенц», что означает «сила» в сочетании с H, символом элемента для водорода, поэтому pH является аббревиатурой от «сила водорода».

Мы работаем со многими кислотами (низкий pH) и основаниями (высокий pH) каждый день. Примеры значений pH лабораторных химикатов и бытовой химии включают в себя:

0: соляная кислота
2.0: лимонный сок
2.2: уксус
4.0: вино
7.0: чистая вода (нейтральная)
7.4: кровь человека
13.0: щелочь
14,0: гидроксид натрия

pH имеет значение только в водном растворе (в воде). Многие химические вещества, в том числе жидкости, не имеют значения pH. Если нет воды, нет рН. Например, нет значения рН для растительное масло, бензин или чистый спирт.

Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC) имеет немного другую шкалу pH, которая основана на электрохимических измерениях стандартного буферного раствора. По сути, в определении используется уравнение:

pH = -log a_{H +}

где_{H +} обозначает активность водорода, которая представляет собой эффективную концентрацию ионов водорода в растворе. Это может немного отличаться от истинной концентрации. Шкала pH IUPAC также включает термодинамические факторы, которые могут влиять на pH.

Для большинства ситуаций достаточно стандартного определения рН.

Грубые измерения рН могут быть сделаны с использованием лакмусовая бумага или другой тип pH-бумаги, которая, как известно, меняет цвет в зависимости от определенного значения pH. Большинство индикаторов и документов о pH полезны только для того, чтобы определить, является ли вещество кислотой или основанием, или определить pH в узком диапазоне. Универсальный индикатор представляет собой смесь индикаторных растворов, предназначенных для обеспечения изменения цвета в диапазоне рН от 2 до 10.

Более точные измерения выполняются с использованием первичных стандартов для калибровки стеклянного электрода и рН-метра. Электрод работает путем измерения разности потенциалов между водородным электродом и стандартным электродом. Примером стандартного электрода является хлорид серебра.

pH используется в повседневной жизни, а также в науке и промышленности. Он используется в кулинарии (например, в реакции разрыхлителя и кислоты для поднятия выпечки), для разработки коктейлей, в чистящих средствах и в консервации пищевых продуктов. Это важно для обслуживания бассейна и очистки воды, сельского хозяйства, медицины, химии, инженерии, океанографии, биологии и других наук.