pH odpowiada potencjałowi wodorowemu roztworu. Jest on określany przez stężenie jonów wodorowych (H+) i służy do pomiaru stopnia kwasowości, neutralności lub zasadowości danego roztworu.
Oprócz pH istnieje również inna wielkość, która decyduje o kwasowości i zasadowości układu wodnego: pOH (potencjał hydroksylowy). Ta waga ma taką samą funkcję jak pH, chociaż jest mniej używana.
Skala pH
Wartość pH jest reprezentowana w skali od 0 do 14. Mierzy kwasowość i zasadowość roztworu.
Dlatego pH 7 reprezentuje roztwór obojętny (np. czysta woda). Te przed nim to roztwory kwaśne (pH kwaśne), a te po 7 to roztwory zasadowe (pH zasadowe).
Dzięki tej obserwacji kwasowy charakter wzrasta od prawej do lewej. Podstawowa postać, od lewej do prawej. Zauważ, że im niższa wartość pH, tym bardziej kwaśny będzie roztwór.
Dowiedz się więcej na:
- Rozwiązanie buforowe
- Miareczkowanie
- Reakcja neutralizacji
Przykłady
Roztwory kwasowe
| Rozwiązanie | pH |
|---|---|
| Sok żołądkowy | 2,0 |
| Sok cytrynowy | 2,2 |
| Ocet winny | 3,0 |
| Kawa | 5,0 |
| Krowie mleko | 6,4 |
Podstawowe rozwiązania
| Rozwiązanie | pH |
|---|---|
| Krew ludzka | 7,35 |
| Woda morska | 7,4 |
| Wodorowęglan sodu | 8,4 |
| Mleko magnezowe | 10,5 |
| Wybielacz | 12,5 |
Jak obliczyć pH?
W 1909 r. duński chemik Soren Sörensen (1868-1939) zaproponował, aby kwasowość roztworów mierzona za pomocą stężeń jonów H+, jego wartości zostały przekształcone za pomocą logarytmów, aby ułatwić zrozumienie.
W temperaturze 25 °C iloczyn jonowy wody wynosi 10–14 molo2/L2.
Stosując kologarytm w wyrażeniu, musimy:
Dzięki temu wyrażeniu możemy uzyskać odpowiednią wartość z jednej skali do drugiej poprzez odejmowanie.
Jak zmierzyć pH?
Kontrolowanie pH jest ważne nie tylko w celach naukowych, ale także w życiu codziennym.
Należy sprawdzić pH basenu, a także pH akwarium, a nawet pH gleby, aby uwzględnić niektóre rodzaje upraw.
Poniżej znajdują się główne sposoby pomiaru pH.
wskaźnik kwasowo-zasadowy
Do pomiaru pH roztworu stosuje się tak zwane wskaźniki kwasowo-zasadowe. Są to substancje zmieniające kolor wskazujący na charakter roztworu. Najczęściej stosowanymi wskaźnikami są: lakmus i fenoloftaleina.
Krokomierz
Oprócz wskaźników pH roztworu można zmierzyć za pomocą przyrządu zwanego pegometrem. To elektroniczne urządzenie mierzy przewodność elektryczną roztworu i przekształca ją na skalę wartości pH.
Ćwiczenia na egzamin wstępny z informacją zwrotną
1. (Enem/2014) Badacz uświadamia sobie, że etykieta jednego ze szklanek, w którym trzyma koncentrat enzymów trawiennych, jest nieczytelna. Nie wie, jaki enzym zawiera szklanka, ale podejrzewa, że jest to proteaza żołądkowa, która działa w żołądku poprzez trawienie białka.
Wiedząc, że trawienie w żołądku jest kwaśne, a jelita podstawowe, składa pięć probówek z pokarmem inny, dodaj koncentrat enzymu do roztworów o określonym pH i poczekaj, aby zobaczyć, czy enzym działa w jakimkolwiek ich.
Probówka, w której enzym musi działać, aby wskazać, że hipoteza badacza jest słuszna, to ta, która zawiera:
a) kostka ziemniaczana w roztworze o pH = 9
b) kawałek mięsa w roztworze o pH = 5
c) gotowane białko jaja w roztworze o pH = 9
d) porcja makaronu w roztworze o pH = 5
e) kulka maślana w roztworze o pH = 9
Prawidłowa alternatywa: b) kawałek mięsa w roztworze o pH = 5.
Proteaza jest enzymem trawiącym białka, a ponieważ jest żołądkowa, działa w żołądku, którego pH jest kwaśne.
Analizując alternatywy, musimy:
Źle. Ziemniaki są bogate w węglowodany, a pH koncentratu jest podstawowe.
b) PRAWIDŁOWE. Mięso zawiera białka i mogą na nie oddziaływać enzymy, a pH koncentratu jest kwaśne, podobnie jak żołądek.
c) ŹLE. pH koncentratu jest zasadowe.
d) ŹLE. Makaron jest bogaty w węglowodany.
e) ŹLE. pH koncentratu jest zasadowe.
2. (Udesc/2009) „Kwaśny deszcz” to termin odnoszący się do opadów atmosferycznych z atmosfery deszczowej o większej niż normalnie ilości kwasu azotowego i siarkowego.
Prekursory kwaśnych deszczów pochodzą zarówno ze źródeł naturalnych, takich jak wulkany i gnijąca roślinność, jak i z procesów emisje przemysłowe, głównie dwutlenku siarki i tlenków azotu ze spalania paliw skamieniałości.
Wartość pH wody deszczowej uważana za normalną wynosi 5,5 (ze względu na obecność kwasu węglowego z solubilizacji dwutlenku węgla). Chemik monitorujący wysoko uprzemysłowiony region zauważył, że pH wody deszczowej wynosi 4,5.
Biorąc pod uwagę, że kwasowość jest związana ze stężeniem H3O+słusznie mówi się, że woda o pH 4,5 była:
a) dwa razy bardziej podstawowe niż normalnie.
b) dwukrotnie bardziej kwaśny niż zwykle.
c) dziesięć razy bardziej podstawowe niż normalnie.
d) dziesięć razy bardziej kwaśny niż normalnie.
e) sto razy bardziej kwaśny niż normalnie.
Prawidłowa alternatywa: d) dziesięć razy bardziej kwaśny niż normalnie.
Zgodnie z wyrażeniami pH = - log [H+] i H+] = 10-pH, Musimy:
pH = 5,5
[H+] = 10-5,5
pH = 4,5
[H+] = 10-4,5
Różnica między wartościami to: 10- 5,5 - ( - 4,5) = 10 -1
Ponieważ skala pH jest skalą logarytmiczną, zmiana jednej jednostki daje 10 razy bardziej kwaśny roztwór.
3. (UFMG/2009) Rozważ mieszankę wody i soku z cytryny w szklance. Przejrzyj te trzy stwierdzenia dotyczące tego systemu:
JA. System jest kwaśny.
II. pH systemu jest większe niż 7.
III. W układzie stężenie jonów H+ jest większy niż OH–.
Na podstawie tej analizy PRAWIDŁOWE jest stwierdzenie, że:
a) poprawne są tylko stwierdzenia I i II.
b) poprawne są tylko stwierdzenia I i III.
c) poprawne są tylko stwierdzenia II i III.
d) wszystkie trzy stwierdzenia są poprawne.
Prawidłowa alternatywa: b) poprawne są tylko stwierdzenia I i III.
JA. POPRAWNY Cytryna zawiera kwas cytrynowy, który w roztworze uwalnia jony H+ więc system jest kwaśny.
II. ŹLE. Wartość pH jest mniejsza niż 7, co charakteryzuje układ kwaśny: im bliżej 0 pH roztworu, tym jest on bardziej kwaśny.
III. POPRAWNY Kwaśne pH jest wynikiem wysokiego stężenia jonów H+ w roztworze, ponieważ pH = - log [H+].
Aby uzyskać więcej pytań, z komentowanym rozwiązaniem, sprawdź:Ćwiczenia na pH i pOH.
