מה המשמעות של סולם Ph?

תוֹכֶן

• הגדרת סולם pH
• מטרת סולם החומציות
• דוגמאות לחומרים חומציים
• דוגמאות לחומרים אלקליין
• ערבוב חומצה ואלקלי
• כיצד למדוד pH

אתה יכול לדעת שרמת החומציות של מים טהורים היא 7, pH של חומץ הוא כ -3 וה- pH של נתרן הידרוקסיד הוא בערך 13, אבל מה משמעות המספרים האלה בעצם? הם אומרים לך עד כמה פיתרון חומצי או אלקליין הוא מימי (על בסיס מים), בסולם של 0 עד 14. סולם זה ידוע כסולם pH, כאשר pH הוא הקיצור של "כוח המימן."

הגדרת סולם pH

כשאתה טובל חומצות ואלקליות בתמיסה, הם משחררים יוני חופשי. בתמיסה על בסיס מים, חומצה משחררת מימן חיובי (H⁺) כאשר אלקלי משחרר הידרוקסיד שלילי (OH^-) יחידות. המשמעות היא שכאשר מומסת חומצה במים, האיזון בין יוני מימן ליוני הידרוקסיד משתנה, וכתוצאה מכך ישנם יותר יוני מימן מאשר יוני הידרוקסיד בתמיסה (תמיסה חומצית). האיזון משתנה גם כאשר מומס אלקלי במים, אך באופן הפוך. במקרה זה, הפיתרון מסתיים עם יותר יוני הידרוקסיד מאשר יוני מימן (תמיסה אלקליין).

סולם ה- pH מודד עד כמה חומצה או אלקלי חזקים. אם זהו נקודת אמצע בסולם, זה נחשב נייטרלי - ריכוז יוני המימן שווה לריכוז יוני ההידרוקסיד.

ההגדרה של pH היא יומן השלילי של ריכוז יון מימן. הביוכימאי הדני סורן פיטר לוריץ סורנסן היה אחראי למונח זה, אותו יצר בשנת 1909 כקיצור ל"כוח המימן. " "P" הוא המילה הגרמנית כוח (potenz), ו- H הוא סמל היסוד למימן.

סורנסן הגיע עם המשוואה הבאה לחישוב pH:

pH = -log

יומן הוא לוגריתם בסיס -10, והוא עומד על ריכוז יון המימן ביחידות של שומות לליטר.

מטרת סולם החומציות

סולם pH נע בין 0 ל 14, כאשר 7 הוא pH ניטרלי, כל דבר שמתחת ל 7 הוא חומצי וכל דבר מעל 7 הוא אלקליין (לעיתים מכונה בסיסי). סולם ה- pH הוא לוגריתמי, כלומר כל ערך שלם מתחת ל -7 הוא פי 10 יותר חומצי מהערך הגבוה יותר, וכל ערך שלם מעל 7 הוא פי 10 פחות חומצי מהערך הנמוך יותר. לדוגמה, pH של 2 הוא פי 10 יותר חומצי מ- pH של 3 ו פי 100 יותר חומצי מאשר pH של 4. במילים אחרות, ככל שהחומצה חזקה יותר, מספר ה- pH נמוך יותר וככל שהאלקלי חזק יותר, מספר החומציות גבוה יותר.

לשינויים קטנים ב- pH יכולות להיות השפעות גדולות. לדוגמא, גשם חומצי, שבאופן כללי הוא בעל pH של 4.2 עד 4.4, הוא יותר מפי 10 יותר חומצי מאשר גשם נקי, שלרוב יש pH של 5.6.

חומר עם pH של 1 עד 2 נחשב כחומצה חזקה ואילו חומר עם pH של 13 עד 14 הוא אלקלי חזק. אם חומצה חזקה מאוד, יתכן שהיא בעלת pH שלילי, בעוד שבבסיסים חזקים מאוד עשויים להיות בעל pH גבוה מ 14. חומר שאינו חומצי או אלקליין, כמו מים טהורים, הוא נייטרלי. בדם האנושי יש pH מעט גבוה מהנייטרלי של בערך 7.4.

רק לתמיסות מימיות יש רמות pH, כלומר כימיקלים, כולל נוזלים מסוימים, אינם בעלי ערכי pH. לדוגמא, אלכוהול טהור, שמן צמחי ובנזין אין רמת pH.

דוגמאות לחומרים חומציים

בתמיסות חומציות יש יותר יוני מימן מאשר תמיסות אלקליות או ניטרליות. גם לחומצות יש טעם חמוץ ומגיבות מאוד למתכות. כאשר הם מרוכזים, הם עשויים להיות קורוזיביים מאוד. כמה חומצות נפוצות כוללות מיץ תפוזים, חומץ, לימונים וחומצה גופרתית.

דוגמאות לחומרים אלקליין

בתמיסות האלקליות יש פחות יוני מימן מאשר תמיסות או חומצות ניטראליות או חומציות. בסיסים נוטים להרגיש חלקלקים, ולרוב יש טעם מר. כמו חומצות, אלקולות חזקות עלולות לשרוף את עורכם. כמה בסיסים נפוצים כוללים אמוניה, שומן, סודה לשתייה, מי סבון, אקונומיקה וחלב מגנזיה.

ערבוב חומצה ואלקלי

אם אתה מערבב כמויות שוות של חומצה חזקה ואלקלי חזק, שני הכימיקלים למעשה מבטלים זה את זה, והתוצאה היא מלח ומים. ערבוב של אותן כמויות של חומצה חזקה ושל אלקלי חזק מייצר גם תמיסת pH ניטראלית. זה ידוע כתגובת נטרול ונראה כך:

HA + BOH → BA + H₂O + חום

לדוגמא, התגובה בין החומצה החזקה HCl (חומצה הידרוכלורית) לבין NaOH האלקלי החזק (נתרן הידרוקסיד) היא:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O + חום

תגובה זו מייצרת נתרן כלוריד (מלח שולחני). אם הייתה לך יותר חומצה מאלקלי בתגובה, לא כל החומצה הייתה מגיבה, כך שהתוצאה תהיה מלח, מים ושאריות חומצה, והתמיסה עדיין הייתה חומצית (עם pH נמוך מ- 7). עם זאת, אם היה לך יותר אלקלי מחומצה, היה נשאר שארית אלקלי, והפתרון הסופי עדיין יהיה אלקלי (עם pH גבוה מ- 7).

מכיוון שהתערובת מתחממת במהלך התגובה, ניטרול ידוע כתגובה אקזוותרמית. נטרול משמש להרבה דברים. חקלאים עשויים להשתמש בסיד (תחמוצת סידן) כדי לנטרל קרקעות חומצות. אתה יכול להשתמש באבקת אפייה, המכילה נתרן מימן קרבונט, כדי לנטרל עוקץ דבורים חומצי.

משהו דומה קורה כאשר אחד המגיבים או שניהם חלשים. חומצה חלשה או אלקלי לא מתנתקות לחלוטין במים, כך שיכולים להיות מגיבים שאריות בסוף התגובה, המשפיעים על ה- pH. כמו כן, יתכן ולא ייווצר מים מכיוון שרוב האלקליות החלשות אינן הידרוקסיד, כך שאין אף אחד מה- OH^- הכרח להכנת מים.

כיצד למדוד pH

אתה יכול למדוד את רמת ה- pH של תמיסה בדרכים שונות. השיטה הפשוטה ביותר כוללת רצועות בדיקת pH, העשויות מנייר מיוחד שנקרא נייר לקמוס. זהו נייר פילטר שטופל בצבעים העשויים מחזזיות. נייר זה משנה צבע כאשר הוא בא במגע עם חומצה או אלקליין. כשמניחים בתמיסה חומצית, נייר לקמוס כחול הופך לאדום, וכשמניחים אותו בתמיסה אלקליין, נייר לקמוס אדום הופך לכחול. (כפי שהייתם מצפים, כשמניחים נייר לקמוס כחול בתמיסה ניטרלית, הוא נשאר כחול, וכשמניחים נייר לקמוס אדום בתמיסה ניטרלית הוא נשאר אדום.)

רצועות בדיקות pH מסוימות כוללות פסי חיווי שכל אחד מהם משנה צבע בהתאם לפיתרון אליו נחשף הרצועה. כשאתה מכסה את רצועת הבדיקה עם הפיתרון שלך (בכלי נקי) למשך מספר שניות ואז מסיר אותה, אתה יכול להשוות את סוף רצועת הבדיקה לתרשים הצבעים שקיבלת עם הנייר כדי לקבוע את רמת ה- pH של הפתרונות.

דרך נוספת למדידת pH דורשת בדיקה ומטר. לפני שתשתמש בכלים אלה, עליך לכייל את המונה על ידי בדיקתו בחומר עם רמת pH ידועה (כגון מים מזוקקים עם pH של 7). לאחר שביצעת התאמות נדרשות למד ושטפת וייבש את הבדיקה והמד, אתה יכול לבצע את בדיקת ה- pH במדגם הנוזלי שלך במיכל נקי עמוק מספיק בכדי לכסות לחלוטין את קצה הגשושית. בדוק את טמפרטורת הדגימה באמצעות מדחום וודא שהמטר מתאים לטמפרטורה זו. הכניסו את הגשוש לדגימה שלכם וחכו שהמדידה תתקיים (פירוש הדבר שהמטר הגיע לשיווי משקל) לפני רישום רמת החומציות.