21.9: Шкала рН

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19437

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Грейпфрутовий сік має рН десь від 2,9 до 3,3, залежно від конкретного продукту. Надмірне вплив цього соку може викликати ерозію зубної емалі і може призвести до пошкодження зубів. Кислоти в грейпфрутовому соку на основі вуглецю, причому лимонна кислота є однією з основних складових. Ця сполука має три іонізуваних водню на кожній молекулі, які сприяють відносно низькому рН соку. Ще одним компонентом грейпфрутового соку є яблучна кислота, що містить два іонізуваних водню на молекулу.

Шкала рН

Висловлювання кислотності розчину за допомогою молярності іона водню є громіздким, оскільки кількості, як правило, дуже малі. Данський вчений Søren Sørensen (1868-1939) запропонував більш легку систему індикації концентрації\(\ce{H^+}\) називається шкалою рН. Букви pH означають потужність іона водню. РН розчину - це негативний логарифм концентрації іонів водню:

\[\text{pH} = -\text{log} \: \left[ \ce{H^+} \right]\nonumber \]

У чистій воді або нейтральному розчині\(\left[ \ce{H^+} \right] = 1.0 \times 10^{-7} \: \text{M}\). Підставляємо в вираз рН:

\[\text{pH} = -\text{log} \left[ 1.0 \times 10^{-7} \right] = -\left( -7.00 \right) = 7.00\nonumber \]

Таким чином, рН чистої води або будь-якого нейтрального розчину становить 7,00. Для цілей запису цифри праворуч від десяткової крапки у значенні рН є значущими цифрами. Оскільки\(1.0 \times 10^{-7}\) має дві значні цифри, рН можна повідомити як 7,00.

Логарифмічна шкала конденсує діапазон кислотності до чисел, які прості у використанні. Розглянемо рішення с\(\left[ \ce{H^+} \right] = 1.0 \times 10^{-4} \: \text{M}\). Тобто концентрація іонів водню, яка в 1000 разів перевищує концентрацію в чистій воді. РН такого розчину становить 4,00, різниця всього в 3 одиниці рН. Зверніть увагу, що коли\(\left[ \ce{H^+} \right]\) записано в науковому позначенні, а коефіцієнт дорівнює 1, рН - це просто показник зі зміненим знаком. РН розчину з\(\left[ \ce{H^+} \right] = 1 \times 10^{-2} \: \text{M}\) дорівнює 2, а рН розчину з\(\left[ \ce{H^+} \right] = 1 \times 10^{-10} \: \text{M}\) - 10.

Як ми бачили раніше, розчин з\(\left[ \ce{H^+} \right]\) більш високим, ніж\(1.0 \times 10^{-7}\) є кислим, в той час як розчин з\(\left[ \ce{H^+} \right]\) нижчим, ніж\(1.0 \times 10^{-7}\) є основним. Отже, розчини з рН менше 7 є кислими, в той час як ті, у яких рН вище 7, є основними. Малюнок\(\PageIndex{1}\) ілюструє цей зв'язок разом з деякими прикладами різних рішень.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Значення рН для декількох поширених матеріалів. (КУБ.СМ ПО-НК; К-12)

Резюме

РН розчину - це негативний логарифм концентрації іонів водню.
Розчини з рН менше 7 є кислими, в той час як ті, у яких рН вище 7, є основними.
Перераховані значення рН для декількох поширених матеріалів.