Vsebina
- Opredelitev pH lestvice
- Namen lestvice pH
- Primeri kislih snovi
- Primeri alkalnih snovi
- Mešanje kisline in alkalij
- Kako izmeriti pH
Morda veste, da je raven pH čiste vode 7, pH kis približno 3, pH natrijevega hidroksida pa okrog 13, toda kaj dejansko pomenijo te številke? Povejo vam, kako kisla ali alkalna je vodna raztopina (na vodni osnovi), na lestvici od 0 do 14. Ta lestvica je znana kot lestvica pH, kjer je pH okrajšava za "moč vodika".
Opredelitev pH lestvice
Ko potopite kisline in alkalije v raztopino, sproščajo proste ione. V raztopini na vodni osnovi kislina sprošča pozitivni vodik (H+) ioni, medtem ko alkalija sprošča negativni hidroksid (OH-) tisti. To pomeni, da se v vodi raztopi kislina, se spremeni ravnovesje med vodikovimi ioni in hidroksidnimi ioni, kar povzroči več vodikovih ionov kot hidroksidnih ionov v raztopini (kisla raztopina). Tehtnica se spremeni tudi, ko se v vodi raztopi alkalija, vendar obratno. V tem primeru se raztopina konča z več hidroksidnimi ioni kot vodikovimi ioni (alkalna raztopina).
PH lestvica meri, kako močna je kislina ali alkalij. Če je na lestvici sredina, velja za nevtralno - koncentracija vodikovih ionov je enaka koncentraciji hidroksidnih ionov.
Opredelitev pH je negativni log koncentracije vodikovih ionov. Za ta izraz je bil odgovoren danski biokemik Søren Peter Lauritz Sørensen, ki ga je leta 1909 ustvaril kot okrajšavo za "moč vodika". "P" pomeni nemška beseda power (potenz), H pa element elementa za vodik.
Sørensen je sestavil naslednjo enačbo za izračun pH:
pH = -log
Log je logaritem 10 na osnovi in pomeni koncentracijo vodikovih ionov v enotah molov na liter raztopine.
Namen lestvice pH
PH lestvica znaša od 0 do 14, pri čemer je 7 nevtralen pH, vse pod 7 pa je kislo in vse nad 7 je alkalno (včasih označeno kot bazično). PH lestvica je logaritmična, kar pomeni, da je vsa celotna vrednost pod 7 10-krat bolj kisla od višje, vsaka vrednost nad 7 pa 10-krat manj kisla od nižje. Na primer, pH 2 je 10 krat bolj kisel kot pH 3 in 100 krat bolj kisel kot pH 4. Z drugimi besedami, močnejša je kislina, nižja je pH vrednost in močnejša je alkalija, višja pH vrednost.
Majhne spremembe pH lahko imajo velike učinke. Na primer, kisli dež, ki ima običajno pH od 4,2 do 4,4, je več kot 10-krat bolj kisel kot čisti dež, ki ima običajno pH 5,6.
Snov s pH od 1 do 2 velja za močno kislino, medtem ko je ena s pH 13 do 14 močna alkalija. Če je kislina zelo močna, ima lahko negativen pH, medtem ko ima lahko zelo močna baza pH višji od 14. Snov, ki ni kisla ali alkalna, kot je čista voda, je nevtralna. Človeška kri ima pH nekoliko višji od nevtralnega pH, približno 7,4.
Le vodne raztopine imajo pH vrednost, kar pomeni, da kemikalije, vključno z nekaterimi tekočinami, nimajo pH vrednosti. Na primer, čisti alkohol, rastlinsko olje in bencin nimajo pH vrednosti.
Primeri kislih snovi
Kisle raztopine imajo več vodikovih ionov kot alkalne ali nevtralne raztopine. Kisline imajo tudi kisel okus in zelo močno reagirajo na kovine. Ko so koncentrirane, so lahko zelo jedke. Nekatere običajne kisline vključujejo pomarančni sok, kis, limone in žvepleno kislino.
Primeri alkalnih snovi
Alkalne raztopine imajo manj vodikovih ionov kot nevtralne ali kisle raztopine ali kisline. Podnožja se počutijo spolzke in imajo ponavadi grenak okus. Tako kot kisline lahko tudi močne alkalije opečejo kožo. Nekatere običajne podlage vključujejo amoniak, lug, pecilno soda, milnico, belilo in magnezijevo mleko.
Mešanje kisline in alkalij
Če zmešate enake količine močne kisline in močne alkalije, se dve kemikaliji v bistvu odpovesta, rezultat pa sta sol in voda. Z mešanjem enakih količin močne kisline in močne alkalije nastane tudi nevtralna pH raztopina. To je znano kot reakcija nevtralizacije in izgleda tako:
HA + BOH → BA + H2O + toplota
Na primer, reakcija med močno kislino HCl (klorovodikova kislina) in močno alkalno NaOH (natrijev hidroksid) je:
HCl + NaOH → NaCl + H2O + toplota
S to reakcijo nastane natrijev klorid (namizna sol). Če bi v reakciji imeli več kisline kot alkalij, ne bi reagirala vsa kislina, tako da bi bili rezultat sol, voda in ostanki kisline, raztopina pa bi bila še vedno kisla (s pH nižjim od 7). Če pa bi imeli več alkalij kot kisline, bi ostalo še alkalijo, končna raztopina pa bi bila še vedno alkalna (s pH večjim od 7).
Ker se zmes med reakcijo segreva, je nevtralizacija znana kot eksotermična reakcija. Nevtralizacija se uporablja za marsikaj. Kmetje lahko uporabljajo apno (kalcijev oksid) za nevtralizacijo kislih tal. Za nevtralizacijo kislega čebeljega pika lahko uporabite pecilni prašek, ki vsebuje natrijev hidrogenkarbonat.
Nekaj podobnega se zgodi, kadar sta eden ali oba reaktanta šibka. Šibka kislina ali alkalij se v vodi popolnoma ne disociira, zato lahko na koncu reakcije ostanejo preostali reaktanti, ki vplivajo na pH. Tudi voda morda ne bo nastala, ker večina šibkih alkalij ni hidroksidov, zato OH ne obstaja- potrebno za pripravo vode.
Kako izmeriti pH
Raven pH raztopine lahko izmerite na različne načine. Najenostavnejša metoda vključuje trakove za testiranje pH, ki so narejeni iz posebnega papirja, imenovanega lakmusov papir. To je filtrirni papir, ki je bil obdelan z barvili iz lišajev. Ta papir spremeni barvo, ko pride v stik s kislino ali alkalijo. Modri lakmusov papir, ki je nameščen v kisli raztopini, postane rdeč, ko ga damo v alkalno raztopino, postane rdeč lakmusov papir modr. (Kot bi pričakovali, ko modri lakmusov papir damo v nevtralno raztopino, ostane modre barve, ko je rdeč lakmusov papir nameščen v nevtralno raztopino, ostane rdeč.)
Nekateri trakovi za testiranje pH vsebujejo indikatorske palice, ki spreminjajo barvo, odvisno od raztopine, ki ji je izpostavljen. Ko nekaj sekund pokrijete preskusni trak z raztopino (v čisti posodi) in ga nato odstranite, lahko primerjate konec preskusnega traku z barvno lestvico, ki ste jo prejeli, s papirjem, da določite raven pH raztopine.
Drug način za merjenje pH zahteva sonda in merilnik. Pred uporabo teh orodij morate kalibrirati merilnik tako, da ga preizkusite v snovi z znano pH vrednostjo (na primer destilirana voda s pH 7). Ko opravite vse potrebne nastavitve merilnika in izperete in posušite sondo ter merilnik, lahko test pH preverite na svojem tekočem vzorcu v čisti posodi, ki je dovolj globoka, da popolnoma pokrije konico sonde. Preverite temperaturo vzorca s termometrom in se prepričajte, da se števec ujema s to temperaturo. Sondo postavite v svoj vzorec in počakajte, da meritev postane konstantna (to pomeni, da je merilnik dosegel ravnovesje), preden zabeležite vrednost pH.