תוֹכֶן
חומצות מעורבות עמוקות באינספור תהליכים ביולוגיים, גיאולוגיים וטכנולוגיים. חיידקים מייצרים חומצה לקטית המשמרת מזון, חומצות אדמה משחררות חומרים מזינים מדשנים מבוססי סלע וחומצות בסוללות מביאות לתגובות המייצרות אנרגיה חשמלית. חומצה הידרוכלורית, המקוצרת לעתים קרובות כ- HCl, היא דוגמא נפוצה לחומצה חזקה, וניתן להשיג ערכי pH ספציפיים באמצעות תערובות של חומצה הידרוכלורית ומים.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
תוספת של חומצה הידרוכלורית למים מורידה את רמת החומציות של המים לערך הנמוך מ 7.0 ומייצרת תמיסה חומצית.
מדידת חומציות
סולם ה- pH, שבדרך כלל נע בין 0 ל -14, מודד את ריכוז יוני המימן בחומר. לחומצות ערכי pH נמוכים מ -7, לבסיסים יש ערכי pH העולים על 7 וערך pH של 7.0 הוא הנקודה הנייטרלית. סולם ה- pH שלילי ולוגריתמי, מה שאומר שעליה בגורם של עשרה בריכוז יון מימן תואמת לירידה של יחידה אחת בסולם ה- pH. הוספת חומר חומצי למים מורידה את רמת החומציות הכוללת של התמיסה.
מולקולות שבורות, יונים חופשיים
כאשר מוסיפים חומצה למים, מולקולות החומצה נפרדות ליונים בודדים בתהליך המכונה התנתקות. מולקולה של חומצה הידרוכלורית, למשל, מורכבת מאטום מימן ואטום כלור. כאשר מולקולות אלה מתמוססות למים, הן נפרדות ליון מימן טעון חיובי וליון כלור טעון שלילי. זה מוביל לריכוז מוגבר של יוני מימן וכך ל pH נמוך יותר. חומצה הידרוכלורית מסווגת כחומצה "חזקה", כלומר כמעט כל המולקולות מתנתקות. חומצות רבות אחרות - כמו חומצה אצטית, המכונות בדרך כלל חומץ - מסווגות כחומצות "חלשות". רק חלק מהמולקולות של חומצות חלשות מתנתקות כאשר מוסיפים למים.
חומצה קיצונית
חומצה הידרוכלורית טהורה היא בעלת pH תיאורטי של אפס - במילים אחרות, היא חומצית ביותר. אולם במצבים מעשיים קיימת חומצה הידרוכלורית רק כחומר מדולל. כתוצאה מכך, ה- pH היעיל של חומצה הידרוכלורית תלוי במידת הדילול. מכיוון שהחומציות של חומצה הידרוכלורית כה נמוכה, מתרחשים שינויים בחומציות pH גדולות גם כאשר מוסיפים כמויות זעירות לתמיסה ניטרלית כמו מים.דוגמא אחת לחומצה הידרוכלורית מדוללת היא חומצת קיבה אנושית, שיש לה ערך pH בסביבות 3.
חיזוי pH
מידת שינוי החומציות שמתרחשת כאשר חומצות חזקות כמו חומצה הידרוכלורית מתווספות למים תואמת ישירות לגורם הדילול, מכיוון שכל המולקולות החומציות משחררות יון מימן אחד. מכיוון שסולם ה- pH עוקב אחר קשר לוגריתמי, דילול של גורם של עשרה מתאים לשינוי pH של יחידה אחת. לדוגמה, מיליליטר של חומצה הידרוכלורית המתווספת ל -10 מיליליטר מים נטראליים pH גורמת לירידה בריכוז יוני המימן על ידי גורם אחד של עשרה. לפיכך, ה- pH של הפתרון הסופי יהיה יחידה אחת גבוהה יותר מה- pH של החומצה ההידרוכלורית המקורית. אם מוסיפים מיליליטר של חומצה הידרוכלורית ל 100 מיליליטר מים, ריכוז יוני המימן יורד בשני גורמים של עשרה וה- pH עולה בשתי יחידות.