Skala pH to ilościowa skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych. Skala ta jest oparta na stężeniu jonów hydroniowych - [1] w roztworach wodnych. Dokładnie jest to:
pH = -log10[2]

czyli ujemny logarytm dziesiętny ze stężenia jonów hydroniowych wyrażonych w molach na decymetr sześcienny.
Pojęcie pH wprowadził duński biochemik Sørensen w 1909 r. (S.P.L. Sørensen, C. R. Trav. Lab. Carlsberg 8, 1 (1909)). Oryginalnie pH zostało zdefioniowane jako minus logarytm ze stężenia jonów wodorowych (H+). Współczesne badania wykazały jednak, że wolne jony wodorowe (wolny proton) nigdy nie występują w roztworach wodnych, gdyż są natychmiast solwatowane wg równania:
H+ + H2O -> H3O+

W wielu podręcznikach jednak, dla uproszczenia, pomija się ten fakt i nadal podaje się starą, nieprecyzyjną definicję skali pH.

Korzystanie ze skali pH

Woda destylowana ma pH równe 7 (neutralne), chociaż jeśli jest ona wystawiona na działanie atmosfery będzie ono zwykle niższe ze względu na zakwaszający efekt dwutlenku węgla - gazu zawartego w powietrzu, który dobrze rozpuszcza się w wodzie.
Jednomolowy roztwór kwasu solnego ma pH równe 0, natomiast jednomolowy roztwór wodorotlenku sodu ma pH równe 14. Oznacza to, że są odpowiednio skrajnie kwaśne i skrajnie zasadowe. Jeszcze silniejsze roztwory mogą mieć pH nieznacznie większe od 14 lub nieznacznie mniejsze od 0.
Tak więc roztwory kwaśne to te o pH mniejszym niż 7 a zasadowe te o pH większym niż 7.
pH Coca-Coli to ok. 2 , a pH wody z ogórków to ok 1. Sok żołądkowy ma pH ok. 1 - po posiłku jego pH zmienia się do ok. 3. Sucha skóra niemowlaka ma pH ok. 6.5 - czyli jest lekko kwaśna.

Sens fizyczny skali pH

Aby zrozumieć sens tej skali trzeba się najpierw przyjrzeć temu co dzieje się w czystej (destylowanej) wodzie. Cząsteczki wody (H2O) ulegają samorzutnej autodysocjacji co prowadzi do powstawania jonów H3O+ i OH-:
H2O + H2O ↔ H3O+ + OH-

Reakcja ta jest odwracalna i ma równowagę przesuniętą silnie w lewo, czyli w stronę wody niezdysocjowanej. Jak zbadano reakcja ta powoduje, że stężenie jonów H3O+ w wodzie destylowanej w temp. 20 st. C wynosi dokładnie 10-7 mol/l. A zatem jak łatwo policzyć pH wody destylowanej wynosi 7. pH 7 stanowi dokładnie środek skali pH. Rozpuszczenie w wodzie silnego kwasu (np: HCl) prowadzi do jego dysocjacji:
HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl-

Dla tak silnego kwasu jak HCl równowaga tej reakcji jest niemal całkowicie przesunięta w stronę prawą (a więc w stronę jonów H3O+ i Cl-) dlatego dodając do 1 litra wody 1 mol HCl otrzymamy stężenie jonów H3O+ równe 1 mol/l co jak łatwo policzyć daje pH=0. Z drugiej strony dodanie do litra wody 1 mola silnej zasady np: NaOH prowadzi do dostarczenie do układu 1 mola jonów OH-. Jony OH- przesuwają silnie równowagę reakcji dysocjacji wody powodując, że stężenie jonów H3O+ spada do poziomu 10-14 mol/l, a zatem do pH=14.
Oznaczanie kwasowości
Do określania pH używa się wskaźników kwasowości, czyli substancji, których kolor zależy od pH roztworu. Do popularnych wskaźników należą: W praktyce używa się zwykle papierków nasączonych mieszaniną substancji wskaźnikowych, które zmieniają kolor w szerokim zakresie pH.
Dokładniejszych pomiarów pH dokonuje się metodą potencjometryczną. Wykorzystuje się w niej fakt, że zgodnie z teorią sformułowaną przez Nernsta, siła elektromotoryczna ogniwa o identycznych elektrodach, lecz umieszczonych w roztworach o różnych stężeniach jonów wodorowych, jest proporcjonalna do logarytmu stosunku tych stężeń. Tak więc, zanurzając jedną elektrodę w roztworze o znanym pH, jesteśmy w stanie obliczyć pH drugiego roztworu.
Publikacja wraz ze zdjęciami jest udostępniona w Encyklopedii "Zgapedia" części portalu zgapa.pl. Treść objęta jest licencją GNU FDL Wolnej Dokumentacji w wersji 1.3 lub dowolnej pózniejszej opublikowanej przez Free Software Foundation i została ona opracowana na podstawie Wikipedii, tutaj możesz znaleźć artykuł źródłowy oraz autorów. Warunki użytkowania Encyklopedii znajdziesz na tej stronie.
Prezentowane filmy poczhodzą z serwisu YouTube, portal zgapa.pl nie jest ich autorem i nie ponosi odpowiedzialności za ich treści.