pH-definisjon og ligning i kjemi

pH-nivåer under 7 er sure, mens nivåer over 7 er alkaliske

ThoughtCo / Grace Kim

pH er et mål på hydrogen ion konsentrasjon , et mål på surhet elleralkalitetav en løsning . pH-skalaen varierer vanligvis fra 0 til 14. Vandige løsninger ved 25°C med en pH mindre enn 7 er surt , mens de med en pH større enn 7 er basiske elleralkalisk. Et pH-nivå på 7,0 ved 25°C er definert som 'nøytral' fordi konsentrasjon av H₃O⁺tilsvarer konsentrasjonen av OH⁻i rent vann. Svært sterke syrer kan ha en negativ pH , mens veldig sterke baser kan ha en pH større enn 14.

pH-ligning

Ligningen for beregne pH ble foreslått i 1909 av den danske biokjemikeren Søren Peter Lauritz Sørensen:

pH = -log[H⁺]

der log er base-10-logaritmen og [H⁺] står for hydrogenionkonsentrasjonen i enheter av mol per liter løsning. Begrepet 'pH' kommer fra det tyske ordet 'potenz', som betyr 'kraft', kombinert med H, elementsymbolet for hydrogen, så pH er en forkortelse for 'power of hydrogen.'

Eksempler på pH-verdier for vanlige kjemikalier

Vi jobber med mange syrer (lav pH) og baser (høy pH) hver dag. Eksempler på pH-verdier for laboratoriekjemikalier og husholdningsprodukter inkluderer:

0: saltsyre
2.0: sitronsaft
2.2: eddik
4.0: vin
7.0: rent vann (nøytralt)
7.4: menneskeblod
13.0: lut
14,0: natriumhydroksid

Ikke alle væsker har en pH-verdi

pH har kun betydning i en vandig løsning (i vann). Mange kjemikalier, inkludert væsker, har ikke pH-verdier . Hvis det ikke er vann, er det ingen pH. For eksempel er det ingen pH-verdi for vegetabilsk olje , bensin eller ren alkohol.

IUPAC Definisjon av pH

International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) har en litt annen pH-skala som er basert på elektrokjemiske målinger av en standard bufferløsning. I hovedsak bruker definisjonen ligningen:

pH = -log a_H+

hvor en_H+står for hydrogenaktivitet, som er den effektive konsentrasjonen av hydrogenioner i en løsning. Dette kan være litt forskjellig fra den sanne konsentrasjonen. IUPAC pH-skalaen inkluderer også termodynamiske faktorer, som kan påvirke pH.

For de fleste situasjoner er standard pH-definisjon tilstrekkelig.

Hvordan pH måles

Grove pH-målinger kan gjøres ved hjelp av lakmuspapir eller en annen type pH-papir som er kjent for å endre farger rundt en viss pH-verdi. De fleste indikatorer og pH-papirer er kun nyttige for å fortelle om et stoff er en syre eller en base eller for å identifisere pH innenfor et smalt område. En universell indikator er en blanding av indikatorløsninger beregnet på å gi en fargeendring over et pH-område på 2 til 10.

Mer nøyaktige målinger gjøres ved å bruke primære standarder for å kalibrere en glasselektrode og pH-meter. Elektroden fungerer ved å måle potensialforskjellen mellom en hydrogenelektrode og en standardelektrode. Et eksempel på en standard elektrode er sølvklorid.

Bruk av pH

pH brukes i hverdagen så vel som vitenskap og industri. Det brukes i matlaging (f.eks. reagerer bakepulver og en syre for å få bakevarer til å heve), til å designe cocktailer, i rengjøringsmidler og i matkonservering. Det er viktig i bassengvedlikehold og vannrensing, landbruk, medisin, kjemi, ingeniørvitenskap, oseanografi, biologi og andre vitenskaper.