ה- pH תואם את הפוטנציאל המימני של תמיסה. הוא נקבע על ידי ריכוז יוני המימן (H+) ומשמש למדידת מידת החומציות, ניטרליות או בסיסיות של תמיסה נתונה.
בנוסף ל- pH, קיימת גם כמות נוספת הקובעת את החומציות והבסיסיות של מערכת מימית: ה- POH (פוטנציאל הידרוקסיליוני). לסולם זה פונקציה זהה ל- pH, אם כי הוא פחות בשימוש.
סולם pH
ה- pH מיוצג בסולם שנע בין 0 ל -14. הוא מודד את החומציות והבסיסיות של פתרון.
לכן, pH 7 מייצג פתרון ניטרלי (למשל מים טהורים). אלה שלפניו נחשבים לפתרונות חומציים (pH חומצי), ואלה לאחר 7 הם הפתרונות הבסיסיים (pH בסיסי).
עם התבוננות זו, אופי החומצה גדל מימין לשמאל. הדמות הבסיסית, משמאל לימין. שים לב שככל שערך ה- pH נמוך יותר, כך הפתרון יהיה חומצי יותר.
למידע נוסף באתר:
- פתרון חוצץ
- טיטרציה
- תגובת ניטרול
דוגמאות
פתרונות חומצה
| פִּתָרוֹן | pH |
|---|---|
| מיץ קיבה | 2,0 |
| מיץ לימון | 2,2 |
| חומץ | 3,0 |
| קפה | 5,0 |
| חלב פרה | 6,4 |
פתרונות בסיסיים
| פִּתָרוֹן | pH |
|---|---|
| דם אנושי | 7,35 |
| מי ים | 7,4 |
| סודיום ביקרבונט | 8,4 |
| חלב מגנזיה | 10,5 |
| לְהַלבִּין | 12,5 |
כיצד מחשבים pH?
בשנת 1909 הציע הכימאי הדני סורן סורנסן (1868-1939) כי חומציות הפתרונות, נמדדת במונחי ריכוזי יוני H
+, הופכו ערכיו באמצעות לוגריתמים כדי להקל על ההבנה.בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס התוצר היוני של מים שווה ל -10–14 mol2/ ל2.
אם אנו מיישמים את הקולוריתם בביטוי, עלינו:
באמצעות ביטוי זה נוכל להשיג את הערך המקביל מסולם אחד למשנהו באמצעות חיסור.
כיצד מודדים pH?
בקרת ה- pH חשובה לא רק למטרות מדעיות, אלא גם בחיי היומיום.
יש לבדוק את ה- pH בבריכה, כמו גם את ה- pH של האקווריום ואפילו את pH האדמה כדי לאפשר סוגים מסוימים של גידולים.
להלן הדרכים העיקריות למדידת ה- pH.
אינדיקטור חומצה-בסיס
מה שמכונה אינדיקטורים של חומצה-בסיס משמשים למדידת ה- pH של התמיסה. הם חומרים שמשנים את צבעם המציין את אופי התמיסה. המדדים הנפוצים ביותר הם: לקמוס ופנולפטלין.
מד צעדים
בנוסף לאינדיקטורים, ניתן למדוד את ה- pH של תמיסה באמצעות מכשיר הנקרא פיגומטר. מכשיר אלקטרוני זה מודד את המוליכות החשמלית של התמיסה וממיר אותו לסולם ערכי ה- pH.
תרגילי בחינת כניסה עם משוב
1. (אויב / 2014) חוקר מבין שהתווית של אחת המשקפיים בה הוא שומר תרכיז של אנזימי עיכול אינה קריאה. הוא לא יודע איזה אנזים הכוס מכילה, אבל חושד שמדובר בפרוטאז בקיבה, שעובד בקיבה על ידי עיכול חלבון.
בידיעה שעיכול בקיבה הוא חומצי והמעי בסיסי, הוא מרכיב חמש מבחנות עם אוכל שונה, הוסף את תרכיז האנזים לתמיסות בעלות pH מוגדר והמתין לראות אם האנזים פועל באיזה שהוא שֶׁלָהֶם.
המבחנה שבה על האנזים לפעול כדי להצביע על כך שהשערת החוקר נכונה היא המכילה:
א) קוביית תפוחי אדמה בתמיסה עם pH = 9
ב) נתח בשר בתמיסה עם pH = 5
ג) חלבון ביצה מבושל בתמיסה עם pH = 9
חלק) מנת אטריות בתמיסה עם pH = 5
ה) כדור חמאה בתמיסה עם pH = 9
חלופה נכונה: ב) נתח בשר בתמיסה עם pH = 5.
פרוטאז הוא אנזים המעכל חלבונים ומכיוון שהוא קיבה הוא פועל בקיבה שה- pH שלה הוא חומצי.
על מנת לנתח את החלופות עלינו:
שגוי. תפוחי אדמה עשירים בפחמימות וה- pH של התרכיז הוא בסיסי.
ב) נכון. בשר מכיל חלבונים ואנזימים יכולים לפעול עליו, ו- pH של התרכיז הוא חומצי, כמו הקיבה.
ג) לא נכון. ריכוז ה- pH הוא בסיסי.
ד) שגוי. פסטה עשירה בפחמימות.
ה) לא נכון. ריכוז ה- pH הוא בסיסי.
2. (Udesc / 2009) "גשם חומצי" הוא מונח המתייחס למשקעים מאטמוספירת הגשם עם כמויות גדולות מהרגיל של חומצות חנקן וגופרית.
מבשרי גשם חומצי מגיעים הן ממקורות טבעיים, כמו הרי געש וצמחייה מתפוררת והן מתהליכים פליטות תעשייתיות, בעיקר דו תחמוצת הגופרית ותחמוצות החנקן מדלקים בוערים מאובנים.
ה- pH של מי גשמים הנחשבים לנורמליים הוא 5.5 (בשל הימצאותם של חומצה פחמנית מסולובילציה של פחמן דו חמצני). כימאי שעוקב אחר אזור מתועש מאוד ציין כי ה- pH של מי הגשמים היה 4.5.
בהתחשב בכך שחומציות קשורה לריכוז H3או+, נכון לומר כי מים עם pH 4.5 היו:
א) בסיסי כפליים מהרגיל.
ב) חומצי כפליים מהרגיל.
ג) בסיסי פי עשרה מהרגיל.
ד) פי עשרה חומצי מהרגיל.
ה) חומצי פי מאה מהרגיל.
חלופה נכונה: ד) חומצית פי עשרה מהרגיל.
על פי הביטויים pH = - log [H+] ו- [ח+] = 10-pH, אנחנו חייבים:
pH = 5.5
[ח+] = 10-5,5
pH = 4.5
[ח+] = 10-4,5
ההבדל בין הערכים הוא: 10- 5,5 - ( - 4,5) = 10 -1
מאחר וסולם ה- pH הוא סולם לוגריתמי, שינוי ביחידה אחת שווה לפתרון חומצי פי 10.
3. (UFMG / 2009) שקול כמות מסוימת של מים ומיץ לימון, מעורבב, הכלול בכוס. סקור את שלוש ההצהרות הנוגעות למערכת זו:
אני. המערכת חומצית.
II. ה- pH של המערכת גדול מ- 7.
III. במערכת, ריכוז יוני H+ הוא גדול יותר מה- OH–.
על סמך ניתוח זה נכון לומר כי:
א) רק ההצהרות I ו- II נכונות.
ב) רק ההצהרות I ו- III נכונות.
ג) רק ההצהרות II ו- III נכונות.
ד) כל שלוש ההצהרות נכונות.
חלופה נכונה: ב) רק ההצהרות I ו- III נכונות.
אני. נכון לימון מכיל חומצת לימון, אשר בתמיסה משחררת יוני H+ וכך המערכת חומצית.
II. שגוי. ה- pH נמוך מ- 7, המאפיין מערכת חומצית: ככל ש- pH של התמיסה קרוב יותר הוא חומצי יותר.
III. נכון ה- pH החומצי הוא תוצאה של ריכוז גבוה של יוני H+ בתמיסה, שכן pH = - log [H+].
לשאלות נוספות, עם רזולוציה שהגיבו, הקפידו לבדוק:תרגילים על pH ו- pOH.