Kwasy, zasady i skala pH

Co to znaczy, że roztwór jest kwaśny lub zasadowy (alkaliczny)?

Wszystko ma związek z jonami wodoru (skrót od symbolu chemicznego H+). W wodzie (H2O), niewielka liczba cząsteczek dysocjuje (rozdziela się). Niektóre z cząsteczek wody tracą wodór i stają się jonami wodorotlenkowymi (OH-). Utracone” jony wodorowe łączą się z cząsteczkami wody, tworząc jony hydroniowe (H3O+). Dla uproszczenia, jony hydroniowe są określane jako jony wodorowe H+. W czystej wodzie znajduje się taka sama liczba jonów wodorowych i wodorotlenkowych. Roztwór nie jest ani kwaśny ani zasadowy.

Kwas jest substancją, która oddaje jony wodorowe. Z tego powodu, gdy kwas jest rozpuszczony w wodzie, równowaga między jonami wodorowymi i jonami wodorotlenkowymi jest przesunięta. Teraz w roztworze znajduje się więcej jonów wodorowych niż wodorotlenkowych. Ten rodzaj roztworu jest kwaśny.

Zasada jest substancją, która przyjmuje jony wodorowe. Kiedy zasada jest rozpuszczona w wodzie, równowaga między jonami wodorowymi i wodorotlenkowymi przesuwa się w przeciwną stronę. Ponieważ zasada „nasiąka” jonami wodorowymi, w wyniku czego powstaje roztwór zawierający więcej jonów wodorotlenkowych niż wodorowych. Ten rodzaj roztworu jest zasadowy.

Kwasowość i zasadowość są mierzone za pomocą skali logarytmicznej zwanej pH. Oto dlaczego: silnie kwaśny roztwór może mieć sto milionów milionów lub sto trylionów (100 000 000 000 000 000) razy więcej jonów wodorowych niż silnie zasadowy roztwór! Z drugiej strony, oczywiście, roztwór silnie zasadowy może mieć 100 000 000 000 000 000 razy więcej jonów wodorotlenkowych niż roztwór silnie kwasowy. Co więcej, stężenia jonów wodorowych i wodorotlenkowych w codziennych roztworach mogą się zmieniać w całym tym zakresie.

Aby łatwiej radzić sobie z tymi dużymi liczbami, naukowcy używają skali logarytmicznej, skali pH. Każda zmiana o jedną jednostkę w skali pH odpowiada dziesięciokrotnej zmianie stężenia jonów wodorowych. Skala pH jest teoretycznie otwarta, ale większość wartości pH mieści się w zakresie od 0 do 14. O wiele łatwiej jest używać skali logarytmicznej, zamiast ciągle zapisywać te wszystkie zera! Przy okazji, zauważyliście, że sto milionów milionów to jedynka z czternastoma zerami po niej? To nie przypadek, to logarytmy!

Aby być bardziej precyzyjnym, pH jest ujemnym logarytmem stężenia jonów wodorowych:

pH = -log

Nawiasy kwadratowe wokół H+ automatycznie oznaczają „stężenie” dla chemika. Równanie oznacza to, co powiedzieliśmy wcześniej: przy każdej zmianie pH o 1 jednostkę, stężenie jonów wodorowych zmienia się dziesięciokrotnie. Czysta woda ma neutralne pH 7. Wartości pH poniżej 7 są kwaśne, a wartości pH powyżej 7 są alkaliczne (zasadowe). Tabela 1 zawiera przykłady substancji o różnych wartościach pH (Decelles, 2002; Environment Canada, 2002; EPA, data nieznana).

pH Value H+ Concentration
Relative to Pure Water
Example
0 10 000 000 kwas mlekowy
1 1 000 000 kwas żołądkowy
2 100 000 sok cytrynowy, ocet
3 10 000 sok pomarańczowy, soda
4 1 000 sok pomidorowy, kwaśny deszcz
5 100 czarna kawa, banany
6 10 uryna, mleko
7 1 czysta woda
8 0.1 woda morska, jaja
9 0,01 soda oczyszczona
10 0.001 Great Salt Lake, mleko magnezowe
11 0.000 1 roztwór amoniaku
12 0.000 01 woda mydlana
13 0.000 001 płuczka, środek do czyszczenia piekarników
14 0.000 000 1 płynny środek do czyszczenia kanalizacji

Tabela 1. Skala pH: Kilka przykładów

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.