را مقدار PH معیار اسیدی یا بازی بودن یک محلول است. این به غلظت پروتون ها در محلول بستگی دارد. برای به دست آوردن مقادیر عددی قابل کنترل برای غلظت پروتون ها، مقدار pH به صورت تعریف شد لگاریتم منفی غلظت پروتون ها.
pH = – lg c(H
+) یا pH = -lg c(H
3O
+)
به روشی مشابه، می توان مقدار pH به عنوان لگاریتم منفی غلظت OH تعریف کنید
–یون ها
محصول یونی آب و pH
آب رسانای الکتریسیته بسیار کمی است. دلیل این امر در خود تجزیه شدن آب نهفته است اتوپروتولیز.
اچ2O ⇌ اچ+ + اوه-ببه عنوان مثالw.اچ2O+H2O ⇌ اچ3O+ + اوه-
این را می توان برای این واکنش تعادلی انجام داد قانون عمل توده ای (MWG) راه اندازی شد.
K=ج(اچ+)⋅ج(اوه-)ج(H2O)ببه عنوان مثالw. K=ج(H3O+)⋅ج(اوه-)ج(اچ2O)⋅ج(اچ2O)
طبق MWG، این تعادل وابسته به دما را فراهم می کند ثابت تعادل K. از آنجایی که تفکیک بسیار کوچک است، i. H. تعادل در اتوپروتولیز به خوبی در کنار آب است، غلظت آب را می توان ثابت در نظر گرفت. بنابراین می توان آن را در ثابت تعادل گنجاند. ثابت
ک دبلیواراده از آن محصول یونی آب تعیین شده است.
کw=ج(H3O+)⋅ج(اوه-)
در دمای 22 درجه سانتی گراد محصول یونی آب 10 است
– 14مول
2/ l
2.
ج(H3O+)⋅ج(اوه-)=کw=10-14[mol2l2]
با تعریف مقدار pH و مقدار pOH نیز می توان نوشت:
پاچ+پOاچ=پکw=14
از آنجایی که در آب خالص، با توجه به معادله واکنش برای اتوپروتولیز، غلظت H
3O
+-یونها برابر با غلظت OH است
-یون ها، مقدار pH آب خالص:
pH=7
این مقدار نیز نامیده می شود خنثی مشاهده شده است. در غلظت های بالاتر H
3O
+یونها منجر به مقادیر PH پایینتر و H پایینتر میشوند
3O
+غلظت منجر به مقادیر pH بالاتر می شود.
چند نمونه از مقادیر مختلف pH از زندگی روزمره:
- آب معده / آب لیمو: 0.9 – 2.3
- کولا: 2.4
- شراب: 3
- شیر ترش: 4.4
- عرق: 4 – 6.8
- ادرار: 5-7
- بزاق: 6 – 8
- شیر: 6.4 – 6.7
- خون: 7.4
- محلول صابون: 8 – 10
با شاخص های جهانی، غلظت پروتون ها یا H
3O
+یون ها را با رنگ مشخص نشان دهید. بنابراین به طور معمول منجر می شود شاخص جهانی غلظت پروتون بالا (خشمگین) به رنگ قرمز و غلظت پروتون کم (پایه ای) به رنگ آبی. در محدوده خنثی رنگ آن مایل به زرد/سبز است (شکل 1 را ببینید).
با این حال، شاخص های مختلفی وجود دارد که واکنش های رنگی متفاوتی را در حالت اسیدی یا بازی نشان می دهند. “نقاط شکست” آنها که در آن محدوده رنگ را تغییر می دهند لزوماً نباید در pH 7 باشد.
نشانگر | مقدار pH در نقطه انتقال |
فنل فتالئین | 8.5 – 10 |
برومومتیل آبی | 6 – 7.5 |
متیل اورنج | 3.2 – 4.8 |
محاسبات مقادیر pH
PH اسیدها و بازهای قوی
با اسیدها و بازهای قوی، محاسبه مقدار pH بسیار ساده است. اسیدها و بازهای قوی تقریباً به طور کامل تفکیک می شوند. بنابراین غلظت H
3O
+یون ها یا OH
-یونها برابر با غلظت اسید مورد استفاده است.
برای محلول آبی اسید قوی، به عنوان مثال. اسید هیدروکلریک B.، غلظت 0.01 mol/l بنابراین اعمال می شود:
HA + H2O → اچ3O+ + A- ج(H3O+) = ج(HA) = 00.01 مول در لیتر = 10-2 جزئیپاچ = -lg ج(H3O+) = 2
PH اسیدها و بازهای ضعیف
اسیدها و بازهای ضعیف کاملاً تجزیه نمی شوند. بنابراین نمی توان فرض کرد که غلظت پروتون ها یا H
3O
+یونها مربوط به غلظت اولیه اسید است، زیرا تنها بخشی از مولکولهای اسید (HA) به شکل جدا شده وجود دارد. به عنوان معیاری برای قدرت تفکیک (قدرت اسیدی) مقدار pKa تعریف شده است. مشابه مقدار pH، مقدار pKa لگاریتم منفی دهه است ثابت اسید
ک اس. ثابت
ک اسثابت تعادل برای تفکیک اسید است. MWG منجر به اتصال زیر می شود:
HA + H2O ⇌ اچ3O+ + A-کاس ‘ = ج(H3O+)⋅ج(آ-)ج(HA)⋅ج(H2O)
بله c(A
-) = c(H
3O
+) است، نتیجه این است:
کاس ‘[c(H2O)] = ج2(H3O+)ج(HA) = کاسکاس[c(HA)] = ج2(اچ3O+)پکاس-ال جیج(HA)=2پاچپکاس-ال جیج(HA)2 = پاچ
در این معادله، تنها غلظت اسید در تعادل c(HA) ناشناخته است. از تفاوت بین غلظت اسید اولیه و کسر جدا شده c(A
-). از آنجایی که اسیدهای ضعیف رقیق بسیار کم تفکیک می شوند، یعنی c(A
-) << c(HA)، با این حال، می توان فرض کرد که غلظت اولیه اسید تقریبا برابر با غلظت اسید تفکیک نشده در حالت تعادل است.