Obsah
- Definícia stupnice pH
- Účel pH stupnice
- Príklady kyslých látok
- Príklady alkalických látok
- Miešanie kyseliny a alkálie
- Ako merať pH
Možno viete, že pH čistej vody je 7, pH octu je asi 3 a pH hydroxidu sodného je okolo 13, čo však tieto čísla vlastne znamenajú? Hovoria vám, ako je kyslý alebo zásaditý vodný roztok (na vodnej báze) na stupnici od 0 do 14. Táto stupnica je známa ako stupnica pH, kde pH je skratka pre „silu vodíka“.
Definícia stupnice pH
Keď ponoríte kyseliny a zásady do roztoku, uvoľnia voľné ióny. V roztoku na vodnej báze uvoľňuje kyselina pozitívny vodík (H+) ióny, zatiaľ čo zásada uvoľňuje záporný hydroxid (OH-). To znamená, že keď je kyselina rozpustená vo vode, rovnováha medzi vodíkovými iónmi a hydroxidovými iónmi sa zmení, výsledkom čoho je viac iónov vodíka ako hydroxidových iónov v roztoku (kyslý roztok). Rovnováha sa tiež mení, keď je zásada rozpustená vo vode, ale opačným spôsobom. V tomto prípade roztok končí viac hydroxidovými iónmi ako vodíkové ióny (alkalický roztok).
Stupnica pH meria, ako silná je kyselina alebo zásada. Ak je na stupnici stredný bod, považuje sa za neutrálny - koncentrácia vodíkových iónov sa rovná koncentrácii hydroxidových iónov.
Definícia pH je negatívny log koncentrácie vodíkových iónov. Za tento termín bol zodpovedný dánsky biochemik Søren Peter Lauritz Sørensen, ktorý v roku 1909 vytvoril ako skratku pre „silu vodíka“. „P“ znamená nemecké slovo pre moc (potenz) a H je prvkom symbolu pre vodík.
Sørensen prišiel s nasledujúcou rovnicou na výpočet pH:
pH = -log
Log je logaritmus bázy 10 a znamená koncentráciu vodíkových iónov v jednotkách mólov na liter roztoku.
Účel pH stupnice
Stupnica pH sa pohybuje od 0 do 14, pričom 7 je neutrálne pH, všetko pod 7 je kyslé a všetko nad 7 je zásadité (niekedy sa označuje ako zásadité). Stupnica pH je logaritmická, čo znamená, že každá celá hodnota pod 7 je 10krát kyslejšia ako vyššia hodnota a každá celá hodnota nad 7 je 10krát menej kyslá ako nižšia hodnota. Napríklad pH 2 je 10-krát kyslejšie ako pH 3 a 100-krát kyslejšie ako pH 4. Inými slovami, čím silnejšia je kyselina, tým nižšie je číslo pH a čím silnejšia je alkália, tým je pH silnejšie. vyššie číslo pH.
Malé zmeny pH môžu mať veľké účinky. Napríklad kyslý dážď, ktorý má obvykle pH 4,2 až 4,4, je viac ako 10-krát kyslejší ako čistý dážď, ktorý má obvykle pH 5,6.
Látka s pH 1 až 2 sa považuje za silnú kyselinu, zatiaľ čo látka s pH 13 až 14 je silná zásada. Ak je kyselina veľmi silná, môže mať záporné pH, zatiaľ čo veľmi silné zásady môžu mať pH vyššie ako 14. Látka, ktorá nie je ani kyslá, ani zásaditá, ako je čistá voda, je neutrálna. Ľudská krv má mierne vyššie ako neutrálne pH asi 7,4.
Hodnoty pH majú iba vodné roztoky, čo znamená, že chemikálie vrátane niektorých kvapalín nemajú hodnoty pH. Napríklad čistý alkohol, rastlinný olej a benzín nemajú hladinu pH.
Príklady kyslých látok
Kyslé roztoky obsahujú viac iónov vodíka ako alkalické alebo neutrálne roztoky. Kyseliny majú tiež kyslú chuť a veľmi silno reagujú na kovy. Pri koncentrovaní môžu byť veľmi leptavé. Niektoré bežné kyseliny zahŕňajú pomarančový džús, ocot, citróny a kyselinu sírovú.
Príklady alkalických látok
Alkalické roztoky majú menej atómov vodíka ako neutrálne alebo kyslé roztoky alebo kyseliny. Bázy majú tendenciu byť klzké a zvyčajne majú horkú chuť. Rovnako ako kyseliny, aj vaša pokožka môže spáliť silné alkálie. Niektoré bežné zásady zahŕňajú amoniak, lúh, jedlú sódu, mydlovú vodu, bielidlo a magnéziové mlieko.
Miešanie kyseliny a alkálie
Ak zmiešate rovnaké množstvo silnej kyseliny a silnej alkálie, tieto dve chemikálie sa v podstate navzájom vymenia a výsledkom je soľ a voda. Zmiešaním rovnakého množstva silnej kyseliny a silnej alkálie sa tiež získa neutrálny roztok pH. Toto je známe ako neutralizačná reakcia a vyzerá takto:
HA + BOH → BA + H2O + teplo
Napríklad reakcia medzi silnou kyselinou chlorovodíkovou (kyselina chlorovodíková) a silným alkalickým NaOH (hydroxid sodný) je:
HCI + NaOH → NaCl + H2O + teplo
Touto reakciou sa získa chlorid sodný (jedlá soľ). Ak by ste v reakcii mali viac kyslosti ako zásady, nereagovala by všetka kyselina, výsledkom by bola soľ, voda a zvyšková kyselina a roztok by bol stále kyslý (s pH nižším ako 7). Ak by ste však mali viac zásady ako kyseliny, zostali by zostatky zásady a konečný roztok by bol stále zásaditý (s pH vyšším ako 7).
Pretože sa zmes počas reakcie zahrieva, je neutralizácia známa ako exotermická reakcia. Neutralizácia sa používa na mnoho vecí. Poľnohospodári môžu na neutralizáciu kyslých pôd použiť vápno (oxid vápenatý). Môžete použiť prášok do pečiva, ktorý obsahuje hydrogenuhličitan sodný, na neutralizáciu kyslej včelieho bodnutia.
Niečo podobné sa stane, keď je jeden alebo oba reaktanty slabé. Slabá kyselina alebo zásada nerozpúšťa úplne vo vode, takže na konci reakcie môžu zostať reaktanty, ktoré ovplyvňujú pH. Voda sa tiež nemusí vytvárať, pretože väčšina slabých zásad nie sú hydroxidy, takže žiadny z OH nie je- potrebné na výrobu vody.
Ako merať pH
Hladinu pH roztoku môžete merať rôznymi spôsobmi. Najjednoduchšia metóda spočíva v testovacích prúžkoch, ktoré sú vyrobené zo špeciálneho papiera zvaného lakmusový papier. Toto je filtračný papier, ktorý bol ošetrený farbivami vyrobenými z lišajníkov. Tento papier mení farbu, keď príde do styku s kyselinou alebo zásaditou látkou. Keď je modrý lakmus vložený do kyslého roztoku, zčervená a keď je umiestnený v alkalickom roztoku, červený lakmusový papier zafarbí na modro. (Ako by ste očakávali, keď je modrý lakmusový papier umiestnený v neutrálnom roztoku, zostane modrý a keď je červený lakmusový papier umiestnený v neutrálnom roztoku, zostane červený.)
Niektoré prúžky na testovanie pH obsahujú indikátorové pruhy, z ktorých každá mení farbu v závislosti od roztoku, ktorému je prúžok vystavený. Keď prikryte testovací prúžok roztokom (v čistej nádobe) na niekoľko sekúnd a potom ho odstránite, môžete porovnaním konca testovacieho prúžku s farebnou schémou, ktorú ste dostali s papierom, určiť hladinu pH roztokov.
Ďalší spôsob merania pH vyžaduje sondu a merač. Pred použitím týchto nástrojov musíte glukomer kalibrovať jeho testovaním v látke so známou úrovňou pH (napríklad v destilovanej vode s pH 7). Po vykonaní potrebných úprav glukomeru a opláchnutí a vysušení sondy a glukomeru môžete vykonať test pH na vzorke tekutiny v čistej nádobe dostatočne hlboko, aby ste úplne zakryli špičku sondy. Skontrolujte teplotu vzorky pomocou teplomera a uistite sa, že glukomer zodpovedá tejto teplote. Vložte sondu do vzorky a pred zaznamenaním hodnoty pH počkajte, kým sa meranie nestane konštantným (to znamená, že merací prístroj dosiahol rovnováhu).