Asid dan alkali ialah dua kedudukan melampau skala yang sama: sifatnya (bertentangan sepenuhnya) ditentukan oleh nilai yang sama - kepekatan ion hidrogen (H+). Walau bagaimanapun, dengan sendirinya nombor ini sangat menyusahkan: walaupun dalam persekitaran berasid, di mana kepekatan ion hidrogen lebih tinggi, nombor ini adalah perseratus, perseribu unit. Oleh itu, untuk kemudahan, mereka menggunakan logaritma perpuluhan nilai ini, didarab dengan tolak satu. Adalah kebiasaan untuk mengatakan bahawa ini adalah pH (potentia Hydrogen), atau penunjuk hidrogen.
Kemunculan konsep
Secara amnya, hakikat bahawa persekitaran berasid dan persekitaran beralkali ditentukan oleh kepekatan ion hidrogen H + dan semakin tinggi kepekatannya, semakin berasid larutan (dan sebaliknya, semakin rendah H + kepekatan, lebih beralkali persekitaran dan lebih tinggi kepekatan ion OH bertentangan -), telah diketahui sains sejak sekian lama. Walau bagaimanapun, hanya pada tahun 1909 ahli kimia Denmark Sørensen pertama kali menerbitkan penyelidikan di mana beliau menggunakan konsep indeks hidrogen - PH, kemudian digantikan dengan pH.
Pengiraan keasidan
Apabila mengira indeks pH, diandaikan bahawa molekul air dalam larutan, walaupun dalam kuantiti yang sangat kecil, masih berpecah menjadi ion. Tindak balas ini dipanggil autoprotolisis air:
H2O H+ + OH-
Tindak balas boleh diterbalikkan, jadi pemalar keseimbangan ditentukan untuknya (menunjukkan purata kepekatan setiap komponen). Berikut ialah nilai pemalar untuk keadaan standard - suhu 22 °C.
Di bawah dalam kurungan segi empat sama - kepekatan molar komponen yang ditunjukkan. Kepekatan molar air dalam air adalah lebih kurang 55 mol/liter, iaitu nilai tertib kedua. Oleh itu, hasil darab kepekatan ion H+ dan OH- ialah kira-kira 10-14. Nilai ini dipanggil hasil ion air.
Dalam air tulen, kepekatan ion hidrogen dan ion hidroksida ialah 10-7. Sehubungan itu, nilai pH air adalah lebih kurang 7. Nilai pH ini diambil sebagai persekitaran neutral.
Seterusnya, anda perlu mengalihkan pandangan daripada air dan mempertimbangkan larutan asid atau alkali. Ambil, sebagai contoh, asid asetik. Hasil ion air akan kekal sama, tetapi keseimbangan antara ion H+ dan OH- akan beralih ke arah yang pertama: ion hidrogen akan datang daripada asid asetik tercerai sebahagian, dan ion hidroksida "tambahan" akan masuk ke dalam molekul air yang tidak tercerai. Oleh itu, kepekatan ion hidrogen akan lebih tinggi dan pH akan lebih rendah (tidak perlulupa bahawa logaritma diambil dengan tanda tolak). Sehubungan itu, berasid dan beralkali berkaitan dengan pH. Dan mereka disambungkan dengan cara berikut. Semakin rendah nilai pH, semakin berasid persekitaran.
Sifat berasid
Persekitaran berasid ialah larutan dengan pH kurang daripada 7. Perlu diingat bahawa walaupun nilai produk ionik air pada pandangan pertama mengehadkan nilai pH dalam julat dari 1 hingga 14, sebenarnya, penyelesaian dengan pH kurang daripada satu (malah kurang daripada sifar) dan lebih besar daripada 14 wujud. Contohnya, dalam larutan pekat asid kuat (sulfurik, hidroklorik) pH boleh mencapai -2.
Keterlarutan bahan tertentu mungkin bergantung pada sama ada kita mempunyai persekitaran berasid atau persekitaran beralkali. Sebagai contoh, ambil hidroksida logam. Keterlarutan ditentukan oleh nilai produk keterlarutan, yang sama dalam struktur dengan hasil ion air: kepekatan berganda. Dalam kes hidroksida, produk keterlarutan termasuk kepekatan ion logam dan kepekatan ion hidroksida. Dalam kes lebihan ion hidrogen (dalam persekitaran berasid), ia akan lebih aktif "menarik keluar" ion hidroksida daripada mendakan, dengan itu mengalihkan keseimbangan ke arah bentuk terlarut, meningkatkan keterlarutan mendakan.
Perlu juga dinyatakan bahawa keseluruhan saluran pencernaan manusia mempunyai persekitaran berasid: pH jus gastrik berkisar antara 1 hingga 2. Penyimpangan daripada nilai ini ke atas atau ke bawah boleh menjadi tanda pelbagai penyakit.
Sifat medium alkali
Bdalam persekitaran beralkali, nilai pH mengambil nilai lebih daripada 7. Untuk kemudahan, dalam persekitaran dengan kepekatan ion hidroksida yang tinggi, penunjuk pH keasidan digantikan dengan penunjuk pH keasaman pOH. Adalah mudah untuk meneka bahawa ia menandakan nilai yang sama dengan -lg[OH-] (logaritma perpuluhan negatif kepekatan ion hidroksida). Terus daripada hasil ionik air mengikut kesamaan pH + pOH=14. Oleh itu pOH=14 - pH. Oleh itu, untuk semua pernyataan yang benar untuk indeks pH, pernyataan yang bertentangan adalah benar untuk indeks keasaman pOH. Jika pH medium alkali adalah besar mengikut definisi, maka pOHnya jelas kecil, dan semakin kuat larutan alkali, semakin rendah nilai pOH.
Ayat ini baru sahaja memperkenalkan paradoks logik yang mengelirukan banyak perbincangan tentang keasidan: keasidan rendah menunjukkan keasidan tinggi, dan sebaliknya: nilai pH tinggi sepadan dengan keasidan rendah. Paradoks ini muncul kerana logaritma diambil dengan tanda tolak, dan skala keasidan, seolah-olah, terbalik.
Takrifan praktikal keasidan
Petunjuk yang dipanggil digunakan untuk menentukan keasidan medium. Biasanya ini adalah molekul organik yang agak kompleks yang berubah warna bergantung pada pH medium. Penunjuk bertukar warna pada julat pH yang sangat sempit: ini digunakan dalam pentitratan asid-bes untuk mencapai keputusan yang tepat: pentitratan dihentikan sebaik sahaja penunjuk bertukar warna.
Penunjuk yang paling terkenal ialah metiloren (selang peralihan di kawasan dengan pH rendah), fenolftalein (selang peralihan di kawasan dengan pH tinggi), litmus, timol biru dan lain-lain. Dalam persekitaran berasid dan persekitaran beralkali, penunjuk berbeza digunakan bergantung pada kawasan di mana selang peralihannya terletak.
Terdapat juga penunjuk universal - ia menukar warnanya secara beransur-ansur daripada merah kepada ungu tua apabila beralih daripada persekitaran berasid kuat kepada beralkali kuat. Sebenarnya, penunjuk universal ialah gabungan penunjuk biasa.
Untuk penentuan keasidan yang lebih tepat, peranti digunakan - meter pH (potentiometer, kaedah, masing-masing, dipanggil potensiometri). Prinsip operasinya adalah berdasarkan pengukuran EMF dalam litar, unsur yang merupakan larutan dengan pH yang diukur. Potensi elektrod yang direndam dalam larutan adalah sensitif kepada kepekatan ion hidrogen dalam larutan - oleh itu perubahan dalam EMF, berdasarkan pH sebenar dikira.
Keasidan pelbagai persekitaran dalam kehidupan seharian
Indeks keasidan sangat penting dalam kehidupan seharian. Sebagai contoh, asid lemah - asetik, malik - digunakan sebagai pengawet. Larutan alkali adalah detergen, termasuk sabun. Sabun yang paling mudah ialah garam natrium asid lemak. Di dalam air, mereka berpisah: sisa asid lemak - sangat panjang - di satu pihak mempunyai cas negatif, dan di sisi lain - rantaian atom karbon bukan kutub yang panjang. Ituhujung molekul, di mana cas mengambil bahagian dalam penghidratan, mengumpul molekul air di sekelilingnya. Hujung yang satu lagi melekat pada benda bukan kutub lain, seperti molekul lemak. Akibatnya, misel terbentuk - bola, di mana "ekor" dengan cas negatif menonjol, dan "ekor" dan zarah lemak dan kotoran tersembunyi di dalamnya. Permukaan dibasuh daripada gris dan kotoran kerana fakta bahawa detergen mengikat semua gris dan kotoran ke dalam misel tersebut.
Keasidan dan kesihatan
Telah disebutkan bahawa pH sangat penting untuk tubuh manusia. Sebagai tambahan kepada saluran penghadaman, adalah penting untuk mengawal indeks keasidan di bahagian lain badan: darah, air liur, kulit - persekitaran berasid dan beralkali sangat penting untuk banyak proses biologi. Takrifan mereka membolehkan anda menilai keadaan badan.
Kini ujian pH semakin popular - apa yang dipanggil ujian ekspres untuk memeriksa keasidan. Ia adalah jalur biasa kertas penunjuk universal.
