Kas ir pH un ko tas mēra?

Deivids Gūlds / Getty Images

pH ir ūdeņraža jonu koncentrācijas logaritmisks mērs ūdens šķīdums pH = -log[H⁺] kur log ir 10. bāzes logaritms un [H⁺] ir ūdeņraža jonu koncentrācija molos litrā

pH apraksta, cik skābs vai bāzisks ir ūdens šķīdums, kur pH zem 7 ir skābs un pH, kas lielāks par 7, ir bāzisks. pH 7 tiek uzskatīts par neitrālu (piemēram, tīrs ūdens). Parasti pH vērtības svārstās no 0 līdz 14, lai gan ļoti stipras skābes var būt a negatīvs pH , kamēr ļoti spēcīgas pamatnes pH var būt lielāks par 14.

Terminu “pH” 1909. gadā pirmo reizi aprakstīja dāņu bioķīmiķis Sērens Pīters Laurics Sērensens. pH ir saīsinājums no “ūdeņraža jaudas”, kur “p” ir saīsinājums no vācu valodas vārda, kas apzīmē spēku. jauda un H ir ūdeņraža elementa simbols.

Kāpēc pH mērījumi ir svarīgi?

Ķīmisko vielu reakcijas ūdenī ietekmē šķīduma skābums vai sārmainība. Tas ir svarīgi ne tikai ķīmijas laboratorijā, bet arī rūpniecībā, kulinārijā un medicīnā. pH tiek rūpīgi regulēts cilvēka šūnās un asinīs. Normāls asiņu pH diapazons ir no 7,35 līdz 7,45. Izmaiņas pat par desmitdaļu pH vienības var būt letālas. Augsnes pH ir svarīgs kultūraugu dīgtspējai un augšanai. Skābie lietus, ko izraisa dabas un cilvēka radītie piesārņotāji, maina augsnes un ūdens skābumu, ļoti ietekmējot dzīvos organismus un citus procesus. Ēdienu gatavošanā pH izmaiņas tiek izmantotas cepšanā un alus darīšanā. Tā kā daudzas reakcijas ikdiena ietekmē pH, ir noderīgi zināt, kā to aprēķināt un izmērīt.

Kā tiek mērīts pH līmenis

Ir vairākas metodes, kā pH mērīšana .

• Visizplatītākā metode ir pH metrs, kas ietver pH jutīgu elektrodu (parasti izgatavots no stikla) ​​un atsauces elektrodu.
• Skābes-bāzes indikatori maina krāsu, reaģējot uz dažādām pH vērtībām. Ātriem, salīdzinoši neprecīziem mērījumiem izmanto lakmusa papīru un pH papīru. Tās ir papīra sloksnes, kas apstrādātas ar indikatoru.
• Lai izmērītu parauga pH, var izmantot kolorimetru. Flakonu piepilda ar paraugu un pievieno reaģentu, lai radītu no pH atkarīgas krāsas izmaiņas. Lai noteiktu pH vērtību, krāsa tiek salīdzināta ar diagrammu vai standartu.

Problēmas ar ekstrēmo pH mērīšanu

Laboratorijas situācijās var rasties ļoti skābi un bāziski šķīdumi. Kalnrūpniecība ir vēl viens piemērs situācijai, kas var radīt neparasti skābus ūdens šķīdumus. Ekstrēmuma mērīšanai jāizmanto īpašas metodes pH vērtības zem 2,5 un virs aptuveni 10,5, jo Nernsta likums šādos apstākļos, kad tiek izmantoti stikla elektrodi, nav precīzs. Jonu stipruma izmaiņas ietekmē elektrodu potenciāli . Var izmantot īpašus elektrodus, pretējā gadījumā ir svarīgi atcerēties pH mērījumi nebūs tik precīza kā parastos risinājumos uzņemtie.