Sure en alkalieë is twee uiterste posisies van dieselfde skaal: hul eienskappe (heeltemal teenoorgestelde) word bepaal deur dieselfde waarde - die konsentrasie van waterstofione (H+). Op sigself is hierdie getal egter baie ongerieflik: selfs in suur omgewings, waar die konsentrasie waterstofione hoër is, is hierdie getal honderdstes, duisendstes van 'n eenheid. Daarom gebruik hulle gerieflikheidshalwe die desimale logaritme van hierdie waarde, vermenigvuldig met minus een. Dit is gebruiklik om te sê dat dit pH (potentia Waterstof), of 'n waterstofaanwyser is.
Die ontstaan van die konsep
In die algemeen, die feit dat 'n suur omgewing en 'n alkaliese omgewing bepaal word deur die konsentrasie van waterstofione H + en dat hoe hoër hul konsentrasie, hoe suurder die oplossing (en omgekeerd, hoe laer is die H + konsentrasie, hoe meer alkalies die omgewing en hoe hoër die konsentrasie van teenoorgestelde OH-ione -), is al lank aan die wetenskap bekend. Dit was egter eers in 1909 dat die Deense chemikus Sørensen vir die eerste keer navorsing gepubliseer het waarin hy die konsep van 'n waterstofindeks gebruik het - PH, wat later deur pH vervang is.
Berekening van suurgeh alte
Wanneer die pH-indeks bereken word, word aanvaar dat watermolekules in oplossing, alhoewel in baie klein hoeveelhede, steeds in ione dissosieer. Hierdie reaksie word water-outoprotolise genoem:
H2O H+ + OH-
Die reaksie is omkeerbaar, dus word 'n ewewigskonstante daarvoor gedefinieer (wat die gemiddelde konsentrasies van elke komponent toon). Hier is die waarde van die konstante vir standaardtoestande - temperatuur 22 °C.
Onder in vierkantige hakies - molêre konsentrasies van die aangeduide komponente. Die molêre konsentrasie van water in water is ongeveer 55 mol/liter, wat 'n tweede orde waarde is. Daarom is die produk van die konsentrasies van H+ en OH- ione ongeveer 10-14. Hierdie waarde word die ioniese produk van water genoem.
In suiwer water is die konsentrasies van waterstofione en hidroksiedione 10-7. Gevolglik sal die pH-waarde van water ongeveer 7 wees. Hierdie pH-waarde word as 'n neutrale omgewing geneem.
Volgende moet jy wegkyk van die water en 'n oplossing van 'n bietjie suur of alkali oorweeg. Neem byvoorbeeld asynsuur. Die ioniese produk van water sal dieselfde bly, maar die balans tussen die ione H+ en OH- sal na eersgenoemde verskuif: waterstofione sal kom van gedeeltelik gedissosieerde asynsuur, en "ekstra" hidroksiedione sal in nie-gedissosieerde watermolekules gaan. Dus, die konsentrasie waterstofione sal hoër wees en die pH sal laer wees (nie nodig nievergeet dat die logaritme met 'n minusteken geneem word). Gevolglik is suur en alkalies verwant aan pH. En hulle is op die volgende manier verbind. Hoe laer die pH-waarde, hoe suurder is die omgewing.
suur eienskappe
Suur omgewings is oplossings met 'n pH minder as 7. Daar moet kennis geneem word dat alhoewel die waarde van die ioniese produk van water met die eerste oogopslag die pH-waardes in die reeks van 1 tot 14 beperk, trouens, oplossings met 'n pH van minder as een (en selfs minder as nul) en groter as 14 bestaan. Byvoorbeeld, in gekonsentreerde oplossings van sterk sure (swawel, soutsuur) kan pH -2.
bereik
Die oplosbaarheid van sekere stowwe kan daarvan afhang of ons 'n suur omgewing of 'n alkaliese omgewing het. Neem byvoorbeeld metaalhidroksiede. Oplosbaarheid word bepaal deur die waarde van die oplosbaarheidsproduk, wat dieselfde in struktuur is as die ioonproduk van water: vermenigvuldigde konsentrasies. In die geval van hidroksied sluit die oplosbaarheidsproduk die konsentrasie van die metaalioon en die konsentrasie van hidroksiedione in. In die geval van 'n oormaat waterstofione (in 'n suur omgewing), sal hulle meer aktief hidroksiedione uit die neerslag "uittrek", en sodoende die ewewig na die opgeloste vorm verskuif, wat die oplosbaarheid van die neerslag verhoog.
Dit is ook die moeite werd om te noem dat die hele menslike spysverteringskanaal 'n suur omgewing het: die pH van maagsap wissel van 1 tot 2. Afwyking van hierdie waardes op of af kan 'n teken wees van verskeie siektes.
Eienskappe van alkaliese medium
Bin 'n alkaliese omgewing neem die pH-waarde waardes groter as 7 aan. Gerieflikheidshalwe, in omgewings met 'n hoë konsentrasie hidroksiedione, word die pH-aanwyser van suurheid vervang deur die pH-aanwyser van basiteit pOH. Dit is maklik om te raai dat dit 'n waarde gelyk aan -lg[OH-] (negatiewe desimale logaritme van die konsentrasie van hidroksiedione) aandui. Direk vanaf die ioniese produk van water volg die gelykheid pH + pOH=14. Daarom pOH=14 - pH. Dus, vir alle stellings wat waar is vir die pH-indeks, is die teenoorgestelde stellings waar vir die pOH-basaliteitsindeks. As die pH van 'n alkaliese medium per definisie groot is, dan is die pOH daarvan natuurlik klein, en hoe sterker die alkaliese oplossing, hoe laer is die pOH-waarde.
Hierdie sin het pas 'n logiese paradoks bekendgestel wat baie besprekings oor suurheid verwar: lae suurheid dui op hoë suurheid, en omgekeerd: hoë pH-waardes stem ooreen met lae suurheid. Hierdie paradoks kom voor omdat die logaritme met 'n minusteken geneem word, en die suurheidskaal is as 't ware omgekeerd.
Praktiese definisie van suurheid
Sogenaamde aanwysers word gebruik om die suurheid van die medium te bepaal. Gewoonlik is dit taamlik komplekse organiese molekules wat hul kleur verander na gelang van die pH van die medium. Die aanwyser verander van kleur oor 'n baie nou pH-reeks: dit word gebruik in suur-basis titrasies om akkurate resultate te bereik: die titrasie word gestaak sodra die aanwyser van kleur verander.
Die bekendste aanwysers is metieloranje (oorgangsinterval in die streek met 'n lae pH), fenolftaleïen (oorgangsinterval in die streek met 'n hoë pH), lakmoes, timolblou en ander. In suur omgewings en alkaliese omgewings word verskillende aanwysers gebruik na gelang van die area waarin hul oorgangsinterval lê.
Daar is ook universele aanwysers - hulle verander hul kleur geleidelik van rooi na diep pers wanneer hulle van sterk suur na sterk alkaliese omgewings beweeg. Trouens, universele aanwysers is 'n mengsel van algemene aanwysers.
Vir 'n meer akkurate bepaling van suurheid word 'n toestel gebruik - 'n pH-meter (potensiometer, die metode, word onderskeidelik potensiometrie genoem). Die werking daarvan is gebaseer op die meting van EMK in 'n stroombaan, waarvan die element 'n oplossing met 'n gemete pH is. Die potensiaal van 'n elektrode wat in 'n oplossing gedompel is, is sensitief vir die konsentrasie waterstofione in die oplossing - vandaar die verandering in EMK, op grond waarvan die werklike pH bereken word.
Suurheid van verskeie omgewings in die alledaagse lewe
Die suurheidsindeks is van groot belang in die alledaagse lewe. Byvoorbeeld, swak sure - asyn, appel - word as preserveermiddels gebruik. Alkaliese oplossings is skoonmaakmiddels, insluitend seep. Die eenvoudigste seep is natriumsoute van vetsure. In water dissosieer hulle: die vetsuurresidu - baie lank - het aan die een kant 'n negatiewe lading, en aan die ander kant - 'n lang nie-polêre ketting van koolstofatome. Daardiedie einde van die molekule, waarby die lading deelneem aan hidrasie, versamel watermolekules daaromheen. Die ander kant heg aan ander nie-polêre dinge, soos vetmolekules. As gevolg hiervan word miselle gevorm - balle waarin "sterte" met 'n negatiewe lading uitsteek, en "sterte" en deeltjies vet en vuil binne versteek is. Die oppervlak word gewas van vet en vuil as gevolg van die feit dat die skoonmaakmiddel alle ghries en vuil in sulke miselle bind.
Suurheid en gesondheid
Daar is reeds genoem dat pH van groot belang vir die menslike liggaam is. Benewens die spysverteringskanaal, is dit belangrik om die suurheidsindeks in ander dele van die liggaam te beheer: bloed, speeksel, vel - suur en alkaliese omgewings is van groot belang vir baie biologiese prosesse. Hulle definisie laat jou toe om die toestand van die liggaam te assesseer.
Nou word pH-toetse gewild – die sogenaamde uitdruklike toetse om suurheid na te gaan. Hulle is gereelde stroke universele aanwyserpapier.
