Acizii, bazele și scara pH-ului
Ce înseamnă ca o soluție să fie acidă sau bazică (alcalină)?
Totul are legătură cu ionii de hidrogen (prescurtat cu simbolul chimic H+). În apă (H2O), un număr mic de molecule se disociază (se despart). Unele dintre moleculele de apă pierd un hidrogen și devin ioni de hidroxid (OH-). Ionii de hidrogen „pierduți” se unesc cu moleculele de apă pentru a forma ioni de hidroniu (H3O+). Pentru simplificare, ionii de hidroniu sunt denumiți ioni de hidrogen H+. În apa pură, există un număr egal de ioni de hidrogen și de ioni de hidroxid. Soluția nu este nici acidă, nici bazică.
Un acid este o substanță care donează ioni de hidrogen. Din această cauză, atunci când un acid este dizolvat în apă, echilibrul dintre ionii de hidrogen și ionii de hidroxid se modifică. Acum, în soluție există mai mulți ioni de hidrogen decât ioni de hidroxid. Acest tip de soluție este acidă.
O bază este o substanță care acceptă ioni de hidrogen. Când o bază este dizolvată în apă, echilibrul dintre ionii de hidrogen și ionii de hidroxid se deplasează în sens invers. Deoarece baza „absoarbe” ionii de hidrogen, rezultatul este o soluție cu mai mulți ioni de hidroxid decât ioni de hidrogen. Acest tip de soluție este alcalină.
Aciditatea și alcalinitatea se măsoară cu o scală logaritmică numită pH. Iată de ce: o soluție puternic acidă poate avea de o sută de milioane de milioane sau de o sută de trilioane (100.000.000.000.000.000) de ori mai mulți ioni de hidrogen decât o soluție puternic bazică! Reversul medaliei, desigur, este că o soluție puternic bazică poate avea de 100.000.000.000.000.000.000 de ori mai mulți ioni de hidroxid decât o soluție puternic acidă. Mai mult decât atât, concentrațiile de ioni de hidrogen și de ioni de hidroxid din soluțiile de zi cu zi pot varia pe tot acest interval.
Pentru a face față mai ușor acestor numere mari, oamenii de știință folosesc o scală logaritmică, scara pH. Fiecare variație de o unitate pe scara pH-ului corespunde unei variații de zece ori a concentrației ionilor de hidrogen. Scara pH-ului este teoretic deschisă, dar cele mai multe valori ale pH-ului se situează în intervalul de la 0 la 14. Este mult mai ușor să folosești o scală logaritmică în loc să fii nevoit să scrii mereu toate acele zerouri! Apropo, ați observat cum o sută de milioane de milioane este un unu cu paisprezece zerouri după el? Nu este o coincidență, este vorba de logaritmi!
Pentru a fi mai precis, pH-ul este logaritmul negativ al concentrației ionilor de hidrogen:
Parantezele pătrate din jurul H+ înseamnă automat „concentrație” pentru un chimist. Ceea ce înseamnă ecuația este exact ceea ce am spus mai devreme: pentru fiecare schimbare de 1 unitate a pH-ului, concentrația ionului de hidrogen se schimbă de zece ori. Apa pură are un pH neutru de 7. Valorile pH-ului mai mici de 7 sunt acide, iar valorile pH-ului mai mari de 7 sunt alcaline (bazice). Tabelul 1 conține exemple de substanțe cu valori diferite ale pH-ului (Decelles, 2002; Environment Canada, 2002; EPA, dată necunoscută).
| Valoare de pH | Concentrație de H+ Relativ cu apa pură |
Exemplu |
| 0 | 10 000 000 000 | acidul biliar |
| 1 | 1 000 000 000 | acid gastric |
| 2 | 100 000 | sucul de lămâie, oțet |
| 3 | 10 000 | sucul de portocale, sifon |
| 4 | 1 000 | sucul de tomate, ploaia acidă |
| 5 | 100 | cafea neagră, banane |
| 6 | 10 | urină, lapte |
| 7 | 1 | apă pură |
| 8 | 0.1 | apă de mare, ouă |
| 9 | 0,01 | sodă de patiserie |
| 10 | 0.001 | Great Salt Lake, lapte de magnezie |
| 11 | 0.000 1 | soluție de amoniac |
| 12 | 0,000 01 | apă săpată |
| 13 | 0.000 001 | debleach, detergent pentru cuptoare |
| 14 | 0.000 000 000 1 | detector de canalizare lichid |
Tabelul 1. Scala pH-ului: Câteva exemple
.