pH shkalasi va kislotalilik
pH nima
pH shkalasi moddaning kislotalilik yoki asosliligini o'lchash uchun keng qo'llaniladigan o'lchovdir. pH shkalasi bo'yicha qiymatlar 0 dan 14 gacha bo'ladi. Kislotali moddalar 1 dan 7 gacha bo'lgan pH qiymatlariga ega (1 pH shkalasidagi modda eng kuchli kislotalilikga ega) va ishqoriy yoki asos moddalar pH qiymatlari 7 dan 14 gacha. Mutlaqo neytral moddaning pH qiymati 7 ga teng bo'ladi.
Moddaning "vodorod uchun potentsial" yoki "vodorod kuchi" qisqartmasi bo'lgan pH ushbu moddadagi vodorod ioni kontsentratsiyasining manfiy logarifmi (10 asosi bilan) sifatida ifodalanishi mumkin. Xuddi shunday, moddaning pOH qiymati moddadagi gidroksid ionlari konsentratsiyasining manfiy logarifmidir. Bu miqdorlarni quyidagi formulalar bilan ifodalash mumkin:
- pH = -log[H+]
- pOH = -log[OH–]
Shuni ta'kidlash kerakki, pH shkalasi logarifmitik shkaladir. Shuning uchun eritmaning pH qiymatining bir marta oshishi vodorod ioni kontsentratsiyasining o'n baravar ortishi va shuning uchun kislotalikning o'n baravar oshishi bilan ifodalanadi. Misol yordamida ish yuritadigan bo'lsak, pH qiymati 3 bo'lgan eritma pH 4 bo'lgan eritmadan o'n barobar va pH 5 bo'lgan eritmadan yuz marta kislotalilikka ega bo'ladi. Boshqa tomondan, biz pH o'lchovsiz miqdor deb aytish mumkin.
pH shkalasiga kirish
PH shkalasi, asosan, pH qiymati xalqaro qo'mita tomonidan tanlangan eritmalar to'plamiga bog'liq. Shu bilan bir qatorda, birlamchi pH standart qiymatlari vodorod elektrodi va standart elektrod o'rtasidagi potentsial farq o'lchanadigan uzatishga ega konsentratsiyali yachayka yordamida aniqlanadi. Odatda, suvli eritmaning pH qiymati shisha elektrod yoki pH o'lchagich yordamida o'lchanadi. Rangni o'zgartiruvchi indikator ham ishlatiladi. Qanday bo'lmasin, pH o'lchovi va pH shkalasi kimyo, tibbiyot, suvni tozalash va boshqa ilovalarning turli sohalarida juda muhimdir.
pH shkalasi xususiyatlari
- pH shkalasi foydalanish uchun juda qulay. Bu qiyin sonlardan iborat bo'lgan, masalan 1,24 × 10 -4 ni 3,89 yagona raqamga aylantiriladi.
- Bu masshtab juda katta diapazonni qamrab oladi [H+] [H+].
- Nol va 1 o'rtasidagi bo'linish chiziqli o'lchovga kengaytiriladi. pH shkalasi, shuningdek, taqqoslash uchun ixcham o'lchovni katta miqyosga kengaytiradi.
- pH diapazoni pastki yoki yuqori chegaraga ega emas. Buning sababi, pH H+ kontsentratsiyasining ko'rsatkichidir.
Yagona mutlaq pH shkalasi
2010 yilda yangi yagona mutlaq pH shkalasi taklif qilindi. Ko'rsatilgan tafsilotlarga kelsak, bu shkala umumiy proton mos yozuvlar standarti asosida turli xil eritmalar bo'yicha turli pH diapazonlarini o'lchash imkonini beradi. Bu protonning mutlaq kimyoviy salohiyati asosida ishlab chiqilishi kerak edi. Bundan tashqari, ushbu model Lyuis kislota-asos ta'rifidan foydalangan va suyuqliklar, gazlar va hatto qattiq moddalarga nisbatan qo'llanilgan.
pH shkalasi va kislotalilik
Kislota eritmalarida odatda protonlar, asosili eritmalarda esa gidroksid ionlari mavjud. Ionlarning kontsentratsiyasi kichik (manfiy qiymatda). pH shkalasi bu kichik konsentratsiyalarni 1 dan 14 gacha oddiy raqamlarda ifodalashning qulay usulidir.
pH - formulasi quydagicha ifodalanadi.
pH = – log [H+]
p(OH) - formulasi quydagicha ifodalanadi.
p(OH) = – log [OH–]
Suvli eritmalarda pH + p(OH) = 14.
pH shkalasi neytral suvga asoslangan, bu erda [H+] = [OH–] = 10-7
Neytral eritma uchun pH = = – log [H + ] = – log [10 -7 ] = +7
Kuchli kislotaning pH qiymati 1 gacha pasayadi va asosning pH 14 gacha ko'tariladi. Odatda, kislotalar va asoslarning pH qiymati 1 dan 14 gacha bo'ladi.
Ammo manfiy va 14 dan yuqori pH qiymatlari ham bo'lishi mumkin.
pH shkalasining cheklovlari
1. pH qiymatlari kislota yoki asoslarning nisbiy kuchini bevosita aks ettirmaydi. pH = 1 bo'lgan eritmasi vodorod ionining konsentratsiyasi pH = 3 bo'lgan eritmasidan 100 marta ko'p (uch marta emas). 4 x 10 -5 N HCI va 2 x 10 -5 N HCI eritmalarida farq ikki martaga teng, ammo bu eritmalarning pH qiymatlari 4,40 va 4,70 (ikki marta emas).
2. Kuchli kislotaning 1 N eritmasi uchun pH qiymati nolga teng. 2 N, 3 N, 10 N va boshqalarning konsentratsiyasi manfiy pH qiymatlarini beradi.
3. Juda past konsentratsiyali kislota eritmasi, aytaylik, 10-8 N, pH 8 ni ko'rsatadi va shuning uchun asosli bo'lishi kerak, lekin haqiqiy pH qiymati 7 dan kam.
4. pH qiymati 0 dan 14 gacha bo'lgan diapazon o'lchanadi(lekin mutlaq emas). Vodorod ionlari yoki gidroksid ionlarining konsentratsiyasi bir molyardan oshib ketishi mumkinligi sababli biz noldan pastga tushib, ba'zan suvda 14 dan yuqori bo'lishimiz mumkin bo'lgan holatlar mavjud.
Kislota va asos xossalarning davriy o'zgarishi
Davr davomida kislotalilik kuchayadi. Gidridlar: CH4 , NH3 , H2O va HF dan borgan sari kislotalilik ortadi. Kislotali xossalarning ortishi ularning asoslarining barqarorligi tartibda ortib borishi bilan bog‘liq.
CH–3< NH–2 < OH– < F–
Suv - amfoter elektrolit
Suv kislota yoki asos kabi harakat qilishi mumkin. Demak, u amfoterdir.
Suv HCl dan protonlarni qabul qiladi va asos sifatida ishlaydi.
Suv ammiakga proton beradi va kislota bo'lishi mumkin:
Suvning molyarligi
Molyarlik = Bir litr eritmadagi mollar soni = 55,55 mol l -1
Suvning ionlanish konstantasi:
Bu yerda, Ka kislotaning ionlanish konstantasi, Kb esa asosning ionlanish konstantasi.
pKa = pKb = – log[Ka]
Suvning ionlanish darajasi
Dastlabki kontsentratsiya mollari 55,55
Muvozanatda mollar 10 -7 10 -7
Ionlanish darajasi = a
Xona haroratida suv molekulalarining har milliardan 2 tasi ionlarga ajraladi.
Suvning ion mahsuloti
Bu suvdagi vodorod va gidroksid ionlari konsentratsiyasining mahsulotidir.
Suvning ion mahsuloti = K = [H+][OH–] = 10-14
Ion mahsuloti, eritma kislotali, neytral yoki asosli bo'lishidan qat'i nazar, bir xil bo'lib qoladi.