Savas és lúgos közeg: meghatározás és tulajdonságok. Ph teszt

Savak és lúgok két szélső pozíciók azonos skála: tulajdonságaik (teljesen ellentétes) határozza meg ugyanazt az értéket - a koncentráció a hidrogénionok (H⁺). Ez a szám azonban önmagában nagyon kellemetlen: még savas környezetben is, ahol a hidrogénionok koncentrációja magasabb, ez a szám század, ezred egység. Ezért a kényelem érdekében használja ennek az értéknek a decimális logaritmusát szorozva mínusz eggyel. Szokás azt mondani, hogy ez pH (potentia hidrogén) vagy hidrogén indikátor.

A koncepció megjelenése

Általában az a tény, hogy egy savas közeget és egy lúgos közeget a H+ hidrogénionok koncentrációja határoz meg, és hogy minél nagyobb a koncentrációjuk, annál savasabb az oldat (és fordítva, annál alacsonyabb a H+ koncentrációja, annál lúgosabb a közeg és annál nagyobb az ellentétes OH - ionok koncentrációja), a tudomány már régóta ismert. Azonban csak 1909-ben jelent meg először a dán kémikus, S. D. D. Incongrensen olyan tanulmányokat, amelyekben a hidrogénindex - PH-fogalmát használta, amelyet később pH váltott fel.

A savasság kiszámítása

A hidrogénindex kiszámításakor feltételezzük, hogy az oldatban lévő vízmolekulák, bár nagyon kis mennyiségben, mégis ionokká disszociálnak. Ezt a reakciót a víz autoprotolízisének nevezik:

H₂O --> H⁺ + Ó^-

A reakció reverzibilis, ezért egyensúlyi állandót határozunk meg (megmutatva, hogy az egyes komponensek mely koncentrációit állítjuk be átlagosan). Itt adjuk meg az állandó értékét a standard körülmények között - 22 oc hőmérséklet.

A szögletes zárójelek alján ezeknek az összetevőknek a moláris koncentrációja található. A víz moláris koncentrációja a vízben körülbelül 55 mol / liter, vagyis a másodrendű érték. Következésképpen a H koncentrációjának terméke⁺ OH ionok^- - körülbelül 10^-14. Ezt az értéket a víz iontermékének nevezik.

Tiszta vízben a hidrogénionok és a hidroxidionok koncentrációja 10^-7. Ennek megfelelően a víz hidrogénindexe körülbelül 7. Ezt a pH-értéket semleges közegnek tekintjük.

, akkor el kell távolítania a vizet, és fontolóra kell vennie valamilyen sav vagy lúg oldatát. Vegyük például az ecetsavat. A víz ionterméke ugyanaz marad, de a H⁺ OH ionok^- az előbbi felé tolódik el: a hidrogénionok részben disszociált ecetsavból származnak, és "többlet" a hidroxid-ionok nem disszociált vízmolekulákba kerülnek. Így a hidrogénionok koncentrációja magasabb lesz, a pH pedig alacsonyabb (ne felejtsük el, hogy a logaritmust a következőkkel vesszük "mínusz jel"). , illetve a savas, illetve a lúgos közeg a pH-hoz kapcsolódik. És a következőképpen kapcsolódnak egymáshoz. Minél alacsonyabb a hidrogénindex értéke, annál savasabb a környezet.

A savas közeg tulajdonságai

A savas közegek olyan oldatok, amelyek pH-ja kevesebb, mint 7. Meg kell jegyezni, hogy bár a víz iontermékének értéke első pillantásra korlátozza a hidrogénindex értékeit az 1-től 14-ig terjedő tartományban, valójában léteznek olyan oldatok, amelyek pH-ja kevesebb, mint egy (sőt kevesebb, mint nulla) és nagyobb, mint 14. Például erős savak (kénsav, sósav) koncentrált oldataiban a pH elérheti -2.

Egyes anyagok, hidroxid-ionok oldhatósága a csapadékból attól függhet, hogy savas vagy lúgos közegünk van-e. Vegyünk például fém-hidroxidokat. Az oldhatóságot az oldhatóság termékének értéke határozza meg, amely szerkezetében megegyezik a víz iontermékével: szorzott koncentrációk. A hidroxid esetében az oldhatósági termék magában foglalja a fémion koncentrációját, valamint a hidroxidionok koncentrációját. A hidrogénionok feleslege esetén (savas környezetben) aktívabbak lesznek "húzza ki" , ezáltal az egyensúlyt az oldott forma felé tolja, növelve a csapadék oldhatóságát.

Érdemes megemlíteni azt is, hogy az egész emberi emésztőrendszer savas környezettel rendelkezik: a gyomornedv pH-ja 1-2 között mozog. Ezen értékektől való eltérés kisebb vagy nagyobb irányban különböző betegségek jele lehet.

Lúgos közeg tulajdonságai

Lúgos környezetben a hidrogénindex meghaladja a 7-et. A kényelem érdekében nagy koncentrációjú hidroxidionokkal rendelkező környezetben a hidrogén savassági index pH helyett a Poh bázikus indexet használják. Nem nehéz kitalálni, hogy az-lg [OH^-] (a hidroxidion-koncentráció negatív decimális logaritmusa). A pH + pOH = 14 egyenlősége közvetlenül a víz iontermékéből következik. Ezért pOH = 14-pH. Így minden olyan állítás esetében, amely igaz a pH savassági indexre, a pOH alapossági index fordított állításai igazak. Ha egy lúgos közeg pH-ja definíció szerint nagy, akkor pOH-ja nyilvánvalóan kicsi, minél erősebb az alkáli oldat, annál alacsonyabb a pOH-index.

Ebben a mondatban éppen egy logikai paradoxon jelent meg, amely sok érvet összezavar a savassággal kapcsolatban: egy kis savassági mutató a közeg magas savasságát jelzi, és fordítva: a nagy pH-értékek megfelelnek az alacsony savasságnak. Ez a paradoxon azért jelenik meg, mert a logaritmust mínuszjellel vesszük, a savassági skála pedig fordítva van.

A savasság gyakorlati meghatározása

A közeg savasságának meghatározásához úgynevezett mutatókat használnak. Általában ezek meglehetősen bonyolult szerves molekulák, amelyek a közeg pH-jától függően megváltoztatják színüket. Az indikátor nagyon szűk pH-tartományban változtatja színét: ezt a sav-bázis titrálásban használják a pontos eredmények elérése érdekében: a titrálást leállítják, amint az indikátor színe megváltozik.

A legismertebb mutatók a metil-narancs (átmeneti intervallum a kis pH-értékű területen), a fenolftalein (átmeneti intervallum a nagy pH-értékű területen), a lakmusz, a timolkék stb. Savas közegben és lúgos közegben különböző mutatókat használnak attól függően, hogy az átmeneti intervallumuk milyen területen fekszik.

Vannak univerzális mutatók is-színüket fokozatosan vörösről mélylilára változtatják az erősen savas környezetről az erősen lúgosra való áttérés során. Valójában az univerzális mutatók a szokásos keverékek.

A savasság pontosabb meghatározásához egy eszközt használnak-egy pH-mérőt (potenciométert, a módszert potenciometriának nevezik). Az működési elv az EMF mérésén alapul egy áramkörben, amelynek eleme egy mért pH-értékű oldat. Az oldatba merített elektróda potenciálja érzékeny az oldatban lévő hidrogénionok koncentrációjára - így az EMF változása, amely alapján kiszámítják a valós pH-t.

A különböző környezetek savassága a mindennapi életben

A savassági index nagy jelentőséggel bír a mindennapi életben. Például gyenge savakat - ecetsavat, almasavat - használnak tartósítószerként. Az alkáli oldatok mosószerek, beleértve a szappant is. A legegyszerűbb szappan a zsírsavak nátriumsói. A vízben disszociálnak: a zsírsav maradék nagyon hosszú - az egy kéz negatív töltéssel rendelkezik, másrészt hosszú, nem poláris szénatomlánccal rendelkezik. A molekula vége, amelyen a töltés részt vesz a hidratációban, összegyűjti a vízmolekulákat körülötte. A második vég más nem poláros dolgokhoz kapcsolódik, például zsírmolekulákhoz. Ennek eredményeként micellák képződnek-golyók "farokkal" a negatív töltés kilóg, és "farok" és a részecskék a zsír és a szennyeződés rejtve. A felület mosott zsír és szennyeződés annak a ténynek köszönhető, hogy a mosószer kötődik a zsír és a szennyeződés az ilyen micellák.

Savasság és egészség

Már említettük, hogy a pH nagy jelentőséggel bír az emberi test számára. Amellett, hogy az emésztőrendszer, fontos, hogy ellenőrizzék a savasság index más testrészek: vér, nyál, bőr-savas környezet, lúgos környezet nagy jelentőséggel bír számos biológiai folyamatok. Meghatározásuk lehetővé teszi a test állapotának felmérését.

Most a pH-tesztek egyre népszerűbbek - az úgynevezett gyorstesztek ellenőrizze a savasságot. Ezek az univerzális indikátorpapír szokásos csíkjai.