Asitler ve alkaliler aynı ölçekte iki uç konumdur: özellikleri (tamamen zıt) aynı değerle belirlenir - hidrojen iyonlarının konsantrasyonu (H+). Bununla birlikte, bu sayı kendi içinde çok elverişsizdir: hidrojen iyonlarının konsantrasyonunun daha yüksek olduğu asidik ortamlarda bile, bu sayı bir birimin yüzde biri, binde biri kadardır. Bu nedenle, kolaylık sağlamak için, bu değerin eksi bir ile çarpımı olan ondalık logaritmasını kullanırlar. Bunun pH (potansiyel Hidrojen) veya bir hidrojen göstergesi olduğunu söylemek adettendir.
Konseptin ortaya çıkışı
Genel olarak, asidik bir ortamın ve bir alkalin ortamın H + hidrojen iyonlarının konsantrasyonu tarafından belirlendiği ve konsantrasyonları ne kadar yüksekse, çözeltinin o kadar asidik olduğu (ve tersi, H + konsantrasyon, ortam ne kadar alkalinse ve karşıt OH iyonlarının konsantrasyonu o kadar yüksek -), uzun süredir bilim tarafından bilinmektedir. Bununla birlikte, Danimarkalı kimyager Sørensen'in hidrojen indeksi - PH kavramını kullandığı ve daha sonra pH ile değiştirildiği araştırmayı ilk yayınlaması 1909'a kadar değildi.
Asitliğin hesaplanması
pH indeksi hesaplanırken, çözeltideki su moleküllerinin çok küçük miktarlarda da olsa hala iyonlara ayrıştığı varsayılır. Bu reaksiyona su otoprotolizi denir:
H2O H+ + OH-
Reaksiyon tersine çevrilebilir, bu nedenle onun için bir denge sabiti tanımlanır (her bileşenin ortalama konsantrasyonlarını gösterir). Standart koşullar için sabitin değeri buradadır - sıcaklık 22 °C.
Aşağıda köşeli parantezler içinde - belirtilen bileşenlerin molar konsantrasyonları. Sudaki suyun molar konsantrasyonu, ikinci dereceden bir değer olan yaklaşık 55 mol/litre'dir. Bu nedenle, H+ ve OH- iyonlarının konsantrasyonlarının ürünü yaklaşık 10-14'dir. Bu değere suyun iyonik ürünü denir.
Saf suda, hidrojen iyonları ve hidroksit iyonlarının konsantrasyonları 10-7'dir. Buna göre suyun pH değeri yaklaşık 7 olacaktır. Bu pH değeri nötr ortam olarak alınır.
Ardından, sudan uzak durmalı ve bir asit veya alkali çözeltisi düşünmelisiniz. Örneğin, asetik asit alın. Suyun iyonik ürünü aynı kalacak, ancak H+ ve OH- iyonları arasındaki denge birinciye doğru kayacak: hidrojen iyonları kısmen ayrışmış asetik asitten gelir ve "ekstra" hidroksit iyonları ayrışmamış su moleküllerine gider. Böylece, hidrojen iyonlarının konsantrasyonu daha yüksek olacak ve pH daha düşük olacaktır (buna gerek yok).logaritmanın eksi işaretiyle alındığını unutmayın). Buna göre asidik ve alkali pH ile ilişkilidir. Ve aşağıdaki şekilde bağlanırlar. pH değeri ne kadar düşükse, ortam o kadar asidiktir.
Asidik özellikler
Asidik ortamlar pH'ı 7'den düşük olan çözeltilerdir. Suyun iyonik ürününün değeri ilk bakışta pH değerlerini 1 ila 14 aralığında sınırlasa da, aslında, birden düşük (ve hatta sıfırdan küçük) ve 14'ten büyük pH'lı çözümler mevcuttur. Örneğin, güçlü asitlerin (sülfürik, hidroklorik) konsantre çözeltilerinde pH -2'ye ulaşabilir.
Bazı maddelerin çözünürlüğü, asidik bir ortama mı yoksa alkali bir ortama mı sahip olduğumuza bağlı olabilir. Örneğin, metal hidroksitleri alın. Çözünürlük, yapı olarak suyun iyon ürünü ile aynı olan çözünürlük ürününün değeri ile belirlenir: çoklu konsantrasyonlar. Hidroksit durumunda, çözünürlük ürünü metal iyonunun konsantrasyonunu ve hidroksit iyonlarının konsantrasyonunu içerir. Hidrojen iyonlarının fazla olması durumunda (asidik bir ortamda), hidroksit iyonlarını çökeltiden daha aktif olarak "çekecekler", böylece dengeyi çözünmüş forma kaydırarak çökeltinin çözünürlüğünü artıracaklar.
İnsan sindirim sisteminin tamamının asidik bir ortama sahip olduğunu da belirtmekte fayda var: Mide suyunun pH'ı 1 ile 2 arasında değişmektedir. Bu değerlerden yukarı veya aşağı sapmalar çeşitli hastalıkların belirtisi olabilir.
Alkali ortamın özellikleri
Balkali bir ortamda, pH değeri 7'den büyük değerler alır. Kolaylık sağlamak için, yüksek konsantrasyonda hidroksit iyonu olan ortamlarda, asitliğin pH göstergesi, pOH'nin baziklik pH göstergesi ile değiştirilir. -lg[OH-] (hidroksit iyonlarının konsantrasyonunun negatif ondalık logaritması) değerine eşit bir değeri ifade ettiğini tahmin etmek kolaydır. Doğrudan suyun iyonik ürününden pH + pOH=14 eşitliği gelir. Bu nedenle pOH=14 - pH. Bu nedenle, pH indeksi için doğru olan tüm ifadeler için, pOH baziklik indeksi için zıt ifadeler doğrudur. Bir alkali ortamın pH'ı tanım gereği büyükse, o zaman pOH'si açıkça küçüktür ve alkali çözeltisi ne kadar güçlü olursa, pOH değeri o kadar düşük olur.
Bu cümle, asitlikle ilgili birçok tartışmayı karıştıran mantıksal bir paradoksu ortaya çıkardı: düşük asitlik, yüksek asitlik anlamına gelir ve tam tersi: yüksek pH değerleri, düşük asitliğe karşılık gelir. Bu paradoks, logaritmanın eksi işaretiyle alınması ve asitlik ölçeğinin sanki ters çevrilmiş olması nedeniyle ortaya çıkar.
Asitliğin pratik tanımı
Ortamın asitliğini belirlemek için sözde göstergeler kullanılır. Genellikle bunlar, ortamın pH'ına bağlı olarak renk değiştiren oldukça karmaşık organik moleküllerdir. İndikatör çok dar bir pH aralığında renk değiştirir: bu, doğru sonuçlar elde etmek için asit-baz titrasyonlarında kullanılır: indikatör renk değiştirir değiştirmez titrasyon durdurulur.
En ünlü göstergeler metildirturuncu (düşük pH'lı bölgede geçiş aralığı), fenolftalein (yüksek pH'lı bölgede geçiş aralığı), turnusol, timol mavisi ve diğerleri. Asidik ortamlarda ve alkali ortamlarda geçiş aralıklarının bulunduğu alana göre farklı indikatörler kullanılır.
Ayrıca evrensel göstergeler de vardır - güçlü asidik ortamlardan güçlü alkalin ortamlara geçerken renklerini kademeli olarak kırmızıdan koyu mora değiştirirler. Aslında, evrensel göstergeler ortak göstergelerin bir karışımıdır.
Asitliğin daha doğru bir şekilde belirlenmesi için bir cihaz kullanılır - bir pH ölçer (potansiyometre, sırasıyla yönteme potansiyometri denir). Çalışma prensibi, elemanı ölçülen pH'lı bir çözelti olan bir devrede EMF ölçümüne dayanır. Bir çözeltiye daldırılan bir elektrotun potansiyeli, çözeltideki hidrojen iyonlarının konsantrasyonuna duyarlıdır - bu nedenle, gerçek pH'ın hesaplandığı EMF'deki değişiklik.
Günlük yaşamda çeşitli ortamların asitliği
Asitlik indeksi günlük yaşamda büyük önem taşır. Örneğin, zayıf asitler - asetik, malik - koruyucu olarak kullanılır. Alkali çözeltiler, sabun da dahil olmak üzere deterjanlardır. En basit sabun, yağ asitlerinin sodyum tuzlarıdır. Suda ayrışırlar: yağ asidi kalıntısı - çok uzun - bir yandan negatif bir yüke sahiptir ve diğer yandan - polar olmayan uzun bir karbon atomu zinciri. Oyükün hidrasyona katıldığı molekülün ucu, etrafındaki su moleküllerini toplar. Diğer uç, yağ molekülleri gibi polar olmayan diğer şeylere bağlanır. Sonuç olarak, miseller oluşur - negatif yüklü "kuyrukların" dışarı çıktığı ve "kuyrukların" ve yağ ve kir parçacıklarının içeride gizlendiği toplar. Deterjan tüm yağ ve kiri bu tür misellere bağladığı için yüzey yağ ve kirden arındırılır.
Asitlik ve sağlık
Ph'nin insan vücudu için büyük önemi olduğundan daha önce bahsetmiştik. Sindirim sistemine ek olarak, vücudun diğer bölgelerindeki asitlik indeksini kontrol etmek önemlidir: kan, tükürük, cilt - asidik ve alkali ortamlar birçok biyolojik süreç için büyük önem taşır. Tanımları, vücudun durumunu değerlendirmenize olanak tanır.
Artık pH testleri popülerlik kazanıyor - asitliği kontrol etmek için ekspres testler olarak adlandırılan. Bunlar, evrensel gösterge kağıdının normal şeritleridir.
