Ang mga acid at alkali ay dalawang matinding posisyon ng parehong sukat: ang kanilang mga katangian (ganap na kabaligtaran) ay tinutukoy ng parehong halaga - ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions (H+). Gayunpaman, sa kanyang sarili ang bilang na ito ay napaka-inconvenient: kahit na sa acidic na kapaligiran, kung saan ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions ay mas mataas, ang bilang na ito ay hundredths, thousandths ng isang yunit. Samakatuwid, para sa kaginhawahan, ginagamit nila ang decimal logarithm ng halagang ito, na pinarami ng minus one. Nakaugalian na sabihin na ito ay pH (potentia Hydrogen), o isang hydrogen indicator.
Ang paglitaw ng konsepto
Sa pangkalahatan, ang katotohanan na ang isang acidic na kapaligiran at isang alkaline na kapaligiran ay tinutukoy ng konsentrasyon ng mga hydrogen ions na H + at na kung mas mataas ang kanilang konsentrasyon, mas acidic ang solusyon (at vice versa, mas mababa ang H + konsentrasyon, mas alkalina ang kapaligiran at mas mataas ang konsentrasyon ng mga kabaligtaran na OH ions -), ay kilala sa agham sa mahabang panahon. Gayunpaman, noong 1909 lang unang naglathala ng pananaliksik ang Danish na chemist na si Sørensen kung saan ginamit niya ang konsepto ng hydrogen index - PH, na kalaunan ay pinalitan ng pH.
Pagkalkula ng acidity
Kapag kinakalkula ang pH index, ipinapalagay na ang mga molekula ng tubig sa solusyon, kahit na sa napakaliit na dami, ay naghihiwalay pa rin sa mga ion. Ang reaksyong ito ay tinatawag na water autoprotolysis:
H2O H+ + OH-
Ang reaksyon ay nababaligtad, kaya ang isang equilibrium constant ay tinukoy para dito (nagpapakita ng average na konsentrasyon ng bawat bahagi). Narito ang halaga ng pare-pareho para sa mga karaniwang kundisyon - temperatura 22 °C.
Sa ibaba sa mga square bracket - mga molar na konsentrasyon ng mga ipinahiwatig na bahagi. Ang molar concentration ng tubig sa tubig ay humigit-kumulang 55 mol/liter, na isang second order value. Samakatuwid, ang produkto ng mga konsentrasyon ng H+ at OH- ions ay humigit-kumulang 10-14. Ang halagang ito ay tinatawag na ionic product ng tubig.
Sa purong tubig, ang mga konsentrasyon ng hydrogen ions at hydroxide ions ay 10-7. Alinsunod dito, ang pH value ng tubig ay magiging humigit-kumulang 7. Ang pH value na ito ay kinukuha bilang neutral na kapaligiran.
Susunod, kailangan mong umiwas sa tubig at isaalang-alang ang solusyon ng ilang acid o alkali. Kunin, halimbawa, ang acetic acid. Ang ionic na produkto ng tubig ay mananatiling pareho, ngunit ang balanse sa pagitan ng mga ions H+ at OH- ay lilipat patungo sa dating: hydrogen ions ay nagmumula sa bahagyang dissociated na acetic acid, at ang mga "sobrang" hydroxide ions ay mapupunta sa mga non-dissociated water molecule. Kaya, ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions ay magiging mas mataas at ang pH ay magiging mas mababa (hindi na kailangankalimutan na ang logarithm ay kinuha gamit ang isang minus sign). Alinsunod dito, ang acidic at alkaline ay nauugnay sa pH. At sila ay konektado sa sumusunod na paraan. Kung mas mababa ang pH value, mas acidic ang kapaligiran.
Acidic properties
Ang mga acidic na kapaligiran ay mga solusyon na may pH na mas mababa sa 7. Dapat tandaan na kahit na ang halaga ng ionic na produkto ng tubig sa unang tingin ay nililimitahan ang mga halaga ng pH sa saklaw mula 1 hanggang 14, sa katunayan, umiiral ang mga solusyon na may pH na mas mababa sa isa (at mas mababa pa sa zero) at higit sa 14. Halimbawa, sa mga concentrated solution ng strong acids (sulphuric, hydrochloric) pH ay maaaring umabot sa -2.
Ang solubility ng ilang mga substance ay maaaring depende sa kung mayroon tayong acidic na kapaligiran o alkaline na kapaligiran. Halimbawa, kumuha ng metal hydroxides. Ang solubility ay natutukoy sa pamamagitan ng halaga ng produkto ng solubility, na pareho sa istraktura ng ion product ng tubig: multiplied na mga konsentrasyon. Sa kaso ng hydroxide, kasama sa produkto ng solubility ang konsentrasyon ng metal ion at ang konsentrasyon ng mga hydroxide ions. Sa kaso ng labis na mga hydrogen ions (sa isang acidic na kapaligiran), sila ay mas aktibong "pumuputol" ng mga hydroxide ions mula sa precipitate, at sa gayon ay inililipat ang equilibrium patungo sa dissolved form, na nagpapataas ng solubility ng precipitate.
Nararapat ding banggitin na ang buong digestive tract ng tao ay may acidic na kapaligiran: ang pH ng gastric juice ay mula 1 hanggang 2. Ang paglihis sa mga halagang ito pataas o pababa ay maaaring maging tanda ng iba't ibang sakit.
Mga katangian ng alkaline medium
Bsa isang alkaline na kapaligiran, ang halaga ng pH ay tumatagal sa mga halaga na higit sa 7. Para sa kaginhawahan, sa mga kapaligiran na may mataas na konsentrasyon ng mga hydroxide ions, ang pH indicator ng acidity ay pinapalitan ng pH indicator ng basicity pOH. Madaling hulaan na ito ay nagpapahiwatig ng isang halaga na katumbas ng -lg[OH-] (negatibong decimal logarithm ng konsentrasyon ng mga hydroxide ions). Direkta mula sa ionic na produkto ng tubig ay sumusunod sa pagkakapantay-pantay na pH + pOH=14. Samakatuwid pOH=14 - pH. Kaya, para sa lahat ng mga pahayag na totoo para sa pH index, ang kabaligtaran na mga pahayag ay totoo para sa pOH basicity index. Kung ang pH ng isang alkaline medium ay malaki ayon sa kahulugan, kung gayon ang pOH nito ay malinaw na maliit, at mas malakas ang alkalina na solusyon, mas mababa ang halaga ng pOH.
Ang pangungusap na ito ay nagpasimula pa lamang ng isang lohikal na kabalintunaan na nakalilito sa maraming talakayan tungkol sa kaasiman: ang mababang kaasiman ay nagpapahiwatig ng mataas na kaasiman, at kabaliktaran: ang mataas na mga halaga ng pH ay tumutugma sa mababang kaasiman. Lumilitaw ang kabalintunaan na ito dahil ang logarithm ay kinuha gamit ang isang minus sign, at ang acidity scale ay, kumbaga, baligtad.
Praktikal na kahulugan ng acidity
Ang mga tinatawag na indicator ay ginagamit upang matukoy ang acidity ng medium. Kadalasan ang mga ito ay medyo kumplikadong mga organikong molekula na nagbabago ng kanilang kulay depende sa pH ng daluyan. Nagbabago ang kulay ng indicator sa isang napakakitid na hanay ng pH: ito ay ginagamit sa acid-base titrations upang makamit ang mga tumpak na resulta: ang titration ay ititigil sa sandaling magbago ang kulay ng indicator.
Ang pinakasikat na indicator ay methylorange (transition interval sa rehiyon na may mababang pH), phenolphthalein (transition interval sa rehiyon na may mataas na pH), litmus, thymol blue at iba pa. Sa acidic na kapaligiran at alkaline na kapaligiran, iba't ibang indicator ang ginagamit depende sa lugar kung saan matatagpuan ang kanilang transition interval.
Mayroon ding mga unibersal na indicator - unti-unting binabago ng mga ito ang kanilang kulay mula pula patungo sa malalim na purple kapag lumilipat mula sa matinding acidic patungo sa malakas na alkaline na kapaligiran. Sa katunayan, ang mga pangkalahatang tagapagpahiwatig ay pinaghalong pangkaraniwan.
Para sa mas tumpak na pagtukoy ng acidity, isang aparato ang ginagamit - isang pH meter (potentiometer, ang pamamaraan, ayon sa pagkakabanggit, ay tinatawag na potentiometry). Ang prinsipyo ng operasyon nito ay batay sa pagsukat ng EMF sa isang circuit, ang elemento kung saan ay isang solusyon na may sinusukat na pH. Ang potensyal ng isang electrode na nahuhulog sa isang solusyon ay sensitibo sa konsentrasyon ng mga hydrogen ions sa solusyon - kaya ang pagbabago sa EMF, kung saan ang tunay na pH ay kinakalkula.
Acidity ng iba't ibang kapaligiran sa pang-araw-araw na buhay
Ang acidity index ay napakahalaga sa pang-araw-araw na buhay. Halimbawa, ang mga mahinang acid - acetic, malic - ay ginagamit bilang mga preservative. Ang mga solusyon sa alkalina ay mga detergent, kabilang ang sabon. Ang pinakasimpleng sabon ay sodium s alts ng fatty acids. Sa tubig, naghihiwalay sila: ang nalalabi ng fatty acid - napakahaba - sa isang banda ay may negatibong singil, at sa kabilang banda - isang mahabang non-polar chain ng carbon atoms. yunang dulo ng molekula, kung saan ang singil ay nakikilahok sa hydration, nangongolekta ng mga molekula ng tubig sa paligid nito. Ang kabilang dulo ay nakakabit sa iba pang mga bagay na hindi polar, tulad ng mga fat molecule. Bilang resulta, nabuo ang mga micelle - mga bola, kung saan ang mga "buntot" na may negatibong singil ay lumalabas, at ang "mga buntot" at mga particle ng taba at dumi ay nakatago sa loob. Ang ibabaw ay hinuhugasan mula sa grasa at dumi dahil sa katotohanang ang detergent ay nagbubuklod ng lahat ng grasa at dumi sa mga micelle.
Acidity at kalusugan
Nabanggit na na ang pH ay napakahalaga para sa katawan ng tao. Bilang karagdagan sa digestive tract, mahalagang kontrolin ang acidity index sa ibang bahagi ng katawan: ang dugo, laway, balat - acidic at alkaline na kapaligiran ay napakahalaga para sa maraming biological na proseso. Nagbibigay-daan sa iyo ang kanilang kahulugan na masuri ang estado ng katawan.
Ngayon ay nagiging popular na ang mga pH test - ang tinatawag na express test para sa pagsuri ng acidity. Ang mga ito ay regular na piraso ng universal indicator paper.
