Acidet dhe alkalet janë dy pozicione ekstreme të së njëjtës shkallë: vetitë e tyre (plotësisht të kundërta) përcaktohen nga e njëjta vlerë - përqendrimi i joneve të hidrogjenit (H+). Megjithatë, në vetvete ky numër është shumë i papërshtatshëm: edhe në mjediset acidike, ku përqendrimi i joneve të hidrogjenit është më i lartë, ky numër është të qindtat, të mijtët e njësisë. Prandaj, për lehtësi, ata përdorin logaritmin dhjetor të kësaj vlere, shumëzuar me minus një. Është zakon të thuhet se ky është pH (potentia Hydrogen), ose një tregues hidrogjeni.
Shfaqja e konceptit
Në përgjithësi, fakti që një mjedis acid dhe një mjedis alkalik përcaktohen nga përqendrimi i joneve të hidrogjenit H + dhe se sa më i lartë përqendrimi i tyre, aq më acid është tretësira (dhe anasjelltas, aq më i ulët është H + përqendrimi, sa më alkalik të jetë mjedisi dhe aq më i lartë është përqendrimi i joneve të kundërta OH -), është i njohur për shkencën për një kohë të gjatë. Megjithatë, vetëm në vitin 1909 kimisti danez Sørensen publikoi për herë të parë kërkimin në të cilin ai përdori konceptin e një indeksi hidrogjeni - PH, i zëvendësuar më vonë nga pH.
Llogaritja e aciditetit
Kur llogaritet indeksi i pH, supozohet se molekulat e ujit në tretësirë, megjithëse në sasi shumë të vogla, ende shpërndahen në jone. Ky reagim quhet autoprotolizë e ujit:
H2O H+ + OH-
Reaksioni është i kthyeshëm, kështu që për të përcaktohet një konstante ekuilibri (duke treguar përqendrimet mesatare të secilit komponent). Këtu është vlera e konstantës për kushtet standarde - temperatura 22 °C.
Më poshtë në kllapa katrore - përqendrimet molare të komponentëve të treguar. Përqendrimi molar i ujit në ujë është afërsisht 55 mol/litër, që është një vlerë e rendit të dytë. Prandaj, produkti i përqendrimeve të joneve H+ dhe OH- është rreth 10-14. Kjo vlerë quhet produkti jonik i ujit.
Në ujin e pastër, përqendrimet e joneve të hidrogjenit dhe joneve hidroksid janë 10-7. Prandaj, vlera e pH e ujit do të jetë afërsisht 7. Kjo vlerë pH merret si një mjedis neutral.
Më pas, duhet të largoni shikimin nga uji dhe të merrni në konsideratë një zgjidhje të disa acideve ose alkaleve. Merrni, për shembull, acidin acetik. Produkti jonik i ujit do të mbetet i njëjtë, por ekuilibri midis joneve H+ dhe OH- do të zhvendoset drejt të parës: jonet e hidrogjenit do të vijnë nga acidi acetik i disociuar pjesërisht, dhe jonet "ekstra" hidroksid do të hyjnë në molekulat e ujit jo të disociuar. Kështu, përqendrimi i joneve të hidrogjenit do të jetë më i lartë dhe pH do të jetë më i ulët (nuk ka nevojëharrojmë se logaritmi merret me shenjën minus). Prandaj, acidi dhe alkaline janë të lidhura me pH. Dhe ato lidhen në mënyrën e mëposhtme. Sa më e ulët të jetë vlera e pH, aq më acid është mjedisi.
Vetitë acidike
Mjediset acide janë tretësira me pH më të vogël se 7. Duhet të theksohet se megjithëse vlera e produktit jonik të ujit në shikim të parë kufizon vlerat e pH në intervalin nga 1 në 14, Në fakt, ekzistojnë zgjidhje me pH më të vogël se një (dhe madje më pak se zero) dhe më të madhe se 14. Për shembull, në tretësirat e koncentruara të acideve të forta (sulfurik, klorhidrik) pH mund të arrijë -2.
Tretshmëria e substancave të caktuara mund të varet nga fakti nëse kemi një mjedis acid ose një mjedis alkalik. Për shembull, merrni hidroksidet metalike. Tretshmëria përcaktohet nga vlera e produktit të tretshmërisë, e cila është e njëjtë në strukturë me produktin jonik të ujit: përqendrime të shumëzuara. Në rastin e hidroksidit, produkti i tretshmërisë përfshin përqendrimin e jonit metalik dhe përqendrimin e joneve hidroksid. Në rastin e një tepricë të joneve të hidrogjenit (në një mjedis acid), ata do të "tërheqin" më aktiv jonet hidroksid nga precipitati, duke zhvendosur kështu ekuilibrin drejt formës së tretur, duke rritur tretshmërinë e precipitatit.
Vlen të përmendet gjithashtu se i gjithë aparati tretës i njeriut ka një mjedis acid: pH e lëngut gastrik varion nga 1 në 2. Devijimi nga këto vlera lart ose poshtë mund të jetë shenjë e sëmundjeve të ndryshme.
Vetitë e mediumit alkalik
Bnë një mjedis alkalik, vlera e pH merr vlera më të mëdha se 7. Për lehtësi, në mjedise me një përqendrim të lartë të joneve hidroksid, treguesi i pH i aciditetit zëvendësohet nga treguesi i pH i bazitetit pOH. Është e lehtë të merret me mend se shënon një vlerë të barabartë me -lg[OH-] (logaritmi dhjetor negativ i përqendrimit të joneve hidroksid). Direkt nga produkti jonik i ujit rrjedh barazia pH + pOH=14. Prandaj pOH=14 - pH. Kështu, për të gjitha pohimet që janë të vërteta për indeksin e pH, pohimet e kundërta janë të vërteta për indeksin e bazueshmërisë pOH. Nëse pH i një mjedisi alkalik është i madh sipas definicionit, atëherë pOH i tij është padyshim i vogël dhe sa më i fortë të jetë tretësira alkaline, aq më e ulët është vlera e pOH.
Kjo fjali sapo ka prezantuar një paradoks logjik që ngatërron shumë diskutime rreth aciditetit: aciditeti i ulët tregon aciditet të lartë dhe anasjelltas: vlerat e larta të pH korrespondojnë me aciditetin e ulët. Ky paradoks shfaqet sepse logaritmi merret me shenjën minus dhe shkalla e aciditetit është, si të thuash, e përmbysur.
Përkufizim praktik i aciditetit
Të ashtuquajturat tregues përdoren për të përcaktuar aciditetin e mediumit. Zakonisht këto janë molekula organike mjaft komplekse që ndryshojnë ngjyrën e tyre në varësi të pH-së së mediumit. Treguesi ndryshon ngjyrën në një gamë shumë të ngushtë pH: përdoret në titrime acido-bazike për të arritur rezultate të sakta: titrimi ndërpritet sapo treguesi ndryshon ngjyrën.
Treguesit më të famshëm janë metilportokalli (intervali i tranzicionit në rajonin me pH të ulët), fenolftaleinë (intervali i tranzicionit në rajonin me pH të lartë), lakmusi, bluja e timolit dhe të tjera. Në mjediset acide dhe alkaline, përdoren tregues të ndryshëm në varësi të zonës në të cilën shtrihet intervali i tyre i kalimit.
Ekzistojnë gjithashtu tregues universal - ata ndryshojnë ngjyrën e tyre gradualisht nga e kuqe në vjollcë të thellë kur kalojnë nga mjedise shumë acide në mjedise shumë alkaline. Në fakt, treguesit universalë janë një përzierje e treguesve të zakonshëm.
Për një përcaktim më të saktë të aciditetit, përdoret një pajisje - një matës pH (potenciometër, metoda, përkatësisht, quhet potenciometri). Parimi i tij i funksionimit bazohet në matjen e EMF në një qark, elementi i të cilit është një zgjidhje me një pH të matur. Potenciali i një elektrode të zhytur në një tretësirë është i ndjeshëm ndaj përqendrimit të joneve të hidrogjenit në tretësirë - prandaj ndryshimi në EMF, në bazë të të cilit llogaritet pH real.
Aciditeti i mjediseve të ndryshme në jetën e përditshme
Indeksi i aciditetit ka një rëndësi të madhe në jetën e përditshme. Për shembull, acidet e dobëta - acetik, malik - përdoren si ruajtës. Zgjidhjet alkaline janë detergjentë, duke përfshirë sapunin. Sapuni më i thjeshtë është kripërat e natriumit të acideve yndyrore. Në ujë, ato shpërndahen: mbetja e acidit yndyror - shumë e gjatë - nga njëra anë ka një ngarkesë negative, dhe nga ana tjetër - një zinxhir i gjatë jopolar i atomeve të karbonit. Sefundi i molekulës, në të cilin ngarkesa merr pjesë në hidratim, mbledh molekulat e ujit rreth tij. Fundi tjetër lidhet me gjëra të tjera jopolare, si molekulat e yndyrës. Si rezultat, formohen micela - topa, në të cilët dalin "bishtat" me një ngarkesë negative, dhe "bishtet" dhe grimcat e yndyrës dhe papastërtisë fshihen brenda. Sipërfaqja lahet nga yndyrat dhe papastërtitë për faktin se detergjenti lidh të gjitha yndyrat dhe papastërtitë në micela të tilla.
Aciditeti dhe shëndeti
Tashmë është përmendur se pH ka një rëndësi të madhe për trupin e njeriut. Përveç traktit tretës, është i rëndësishëm kontrolli i indeksit të aciditetit në pjesë të tjera të trupit: gjaku, pështyma, lëkura - mjediset acidike dhe alkaline kanë një rëndësi të madhe për shumë procese biologjike. Përkufizimi i tyre ju lejon të vlerësoni gjendjen e trupit.
Tani testet e pH po fitojnë popullaritet - të ashtuquajturat teste ekspres për kontrollimin e aciditetit. Ato janë shirita të rregullt letre treguese universale.
