Що таке pH і що він вимірює?

РН описує, наскільки кислим або основним є водний розчин, де рН нижче 7 вважається кислим, а рН вище 7 — основним. pH 7 вважається нейтральним (наприклад, чиста вода). Як правило, значення рН коливаються від 0 до 14, хоча дуже сильні кислоти можуть мати негативний рН , а дуже сильні основи можуть мати рН вище 14.

Термін «рН» вперше був описаний датським біохіміком Сьореном Петером Лауріцем Сьоренсеном у 1909 році. рН — це абревіатура від «сила водню», де «р» — скорочення від німецького слова «потужність», «potenz» , а Н — символ елемента для водню. .

Чому вимірювання pH важливі

На хімічні реакції у воді впливає кислотність або лужність розчину. Це важливо не лише в хімічній лабораторії, але й у промисловості, кулінарії та медицині. РН ретельно регулюється в клітинах і крові людини. Нормальний діапазон рН крові становить від 7,35 до 7,45. Зміна навіть на одну десяту одиниці pH може бути фатальною. РН ґрунту важливий для проростання та росту культур. Кислотні дощі, викликані природними та антропогенними забруднювачами, змінюють кислотність ґрунту та води, сильно впливаючи на живі організми та інші процеси. У кулінарії зміна pH використовується при випічці та пивоварінні. Оскільки рН впливає на багато реакцій у повсякденному житті , корисно знати, як його розрахувати та виміряти.

Як вимірюється pH

• Найпоширенішим методом є рН-метр, який включає рН-чутливий електрод (зазвичай виготовлений зі скла) і електрод порівняння.
• Кислотно-лужні індикатори змінюють колір у відповідь на різні значення pH. Лакмусовий папір і рН-папір використовуються для швидких, відносно неточних вимірювань. Це смужки паперу, оброблені індикатором.
• Для вимірювання pH зразка можна використовувати колориметр. Флакон наповнюють зразком і додають реагент для зміни кольору залежно від pH. Колір порівнюють із таблицею або стандартом, щоб визначити значення pH.

Проблеми з вимірюванням екстремального рН

У лабораторних умовах можна зустріти дуже кислі та основні розчини. Видобуток корисних копалин є ще одним прикладом ситуації, яка може виробляти надзвичайно кислі водні розчини. Необхідно використовувати спеціальні методи для вимірювання екстремальних значень рН нижче 2,5 і вище приблизно 10,5, оскільки закон Нернста не є точним у цих умовах, коли використовуються скляні електроди. Зміна іонної сили впливає на потенціали електродів . Можна використовувати спеціальні електроди, інакше важливо пам’ятати , що вимірювання рН не будуть такими точними, як вимірювання у звичайних розчинах.

Що таке pH та навіщо його вимірюють

Світовий маркетинг досить часто використовує показник pH на продуктах побутової хімії, косметиці, харчових продуктах як щось позитивне і корисне для людини. В цьому огляді ми вирішили розібратися з цим значенням і конкретно відповісти на питання, що таке pH, чим вимірюється, на що впливає. Отже, починаємо.

Водневий (pH-фактор) – це значення активності іонів водню в розчині, що виражає його кислотність в кількісному еквіваленті. Оптимальне значення кислотності дуже умовне, тому ще для різних середовищ показник відрізняється. Наприклад більшість рослин воліють слабокислу середу зростання. Ідеальним для флори вважається показник кислотності ґрунту 5.5-6.5 pH. Якщо цей показник нижчий, рослини втрачають можливість поглинати корисні для зростання компоненти. Тому одразу домовимося, що «добрий» чи «поганий» рівень pH – це суб’єктивне поняття.

При звичайних умовах значення pH знаходиться в діапазоні 0-14 одиниць. У чистій воді, при нейтральному значенні pH, концентрація позитивних іонів ідентична концентрації негативних іонів та складає 1х10-7 моль на літр. Максимальне значення дорівнює 14. Але іноді кислотність може виходити за рамки 14 одиниць.

Можна сказати, що pH це показник який допомагає виявити кількість іонів водню в речовині, щоби відповісти, який саме склад їй притаманний – лужний чи кислотний.

Шкалу потенціалу іонів водню створив датський біохімік Сорен Петер Лауриц в далекому 1901 році, проводячи дослідження амінокислот, ферментів та білків. Так як концентрація водню впливала на ферментацію, було необхідно створити спосіб її обчислення. Сорен створив шкалу від 1 до 14, де значення від 1 до 6 означає що середа більш кисла, а рівень від 8 до 14 сигналізує про лужну природу речовини.

Рівень pH у повсякденному житті

Сучасні люди вживають багато хімічних продуктів, тому визначення pH набуває дуже важливого значення в медичних цілях. Відомим є той факт, що рівень pH шлунку змінюється в діапазоні від 1 до 4. Показники високі, але так і повинно бути, тому що кислота необхідна людині для перетравлювання їжі. Одні продукти провокують виробітку більшої концентрації кислоти, інші навпаки, пригнічують цей процес. Постійний надлишок кислоти може призвести до утворення виразки та інших хвороб.

Підвищений рівень pH спричиняє руйнування зубної емалі. Одразу після чищення рівень вмісту іонів водню становить 7 – це нейтральний показник, який не шкодить зубам. Згодом кислотність змінюється на 5-5,5 одиниць. В роті з’являється кислий присмак. Порушується кислотно-лужний баланс про який так багато розповідали в рекламі однієї відомої жувальної гумки.

Кислотність ґрунту: методи, особливості

Найточнішим прибором для вимірювання кислотності ґрунту є pH-метр. Цей рівень обумовлений:

• історичним типом рослинності;
• кліматом;
• вихідним матеріалом;
• віком ґрунту.

Який вплив має рівень кислотності на господарські рослини? Насамперед забезпечує доступність поживних речовин, мікроелементів, фосфору. Якщо ґрунти кислі, врожайність знижується, азотфіксуючі бактерії затримуються в рості, гербіциди уповільнюють розпад. До того ж алюміній перетворюються на токсин, що вкрай негативно впливає на фізіологічні процеси в частині розвитку кореневої системи.

Ми розповіли про кислотність грунту , але і висока лужність теж шкідлива для рослин. Знижується врожайність, зростає ризик отримання опіків від довгострокового контакту коренів з сечовиною. Тому якщо ваша сфера сільське господарство, обов’язково придбайте pH-метр.

Всі методи визначення рівня кислотності речовин

Для визначення кислотності впроваджені кілька методів. Концентрацію водню можна оцінювати індикаторами, вимірювати pH-метром, або визначати за допомогою аналітики.

Індикатори кислотно-основні

Підходять для приблизного оцінювання кількості іонів водню. В якості індикаторів використовують барвники, колір яких змінюється в залежності від середовища. Найпоширенішими є:

Відомі всім зі школи смужки для визначення pH мають в складі лакмус, який змінює колір в інтервалі 1-2 одиниці.

Універсальні

З метою розширення діапазону вимірювання звертаються до універсальних засобів. Технічно, це об’єднання декількох індикаторів. Такі індикатори послідовно змінюють колір з початку на жовтий, потім червоний, а далі на зелений і синій. Останній відтінок – фіолетовий.

Розчинами універсальних індикаторів просочують паперові смужки, за допомогою яких рівень кислотності визначається до десятих частин рН.

рН-метр

Спеціальний прилад, який дозволяє вимірювати рівень водню в будь-якому середовищі з мінімальною похибкою і чутливістю на рівні 0,01 одиниці. За допомогою приладу зручно проводити аналіз води , непрозорих розчинів.

Аналітичний метод (об’ємний)

Цей метод також дозволяє отримувати точні результати. Працює це так. До розчину, що досліджується додається декілька крапель концентрованого титранта. При поєднанні компонентів запускається хімічна реакція. В процесі реакції досягається пік еквівалентності – момент, коли титранта досить для завершення реакції. Цей момент фіксує індикатор. Знаючи концентрацію та обсяг титранту, який був доданий, вираховується кислотність середи.

Вплив температур на кислотність

Показник кислотності змінюється в достатньо широкому діапазоні, якщо наявні температурні коливання. Наприклад 0,001 молярний розчин NaOH при температурі 20°C має кислотність pH=11,73, а вже при нагріві до 30°C цей показник змінюється на pH=10,83. Температурний вплив обумовлений різною дисоціацією іонів водню.

В завершенні нашого огляду, зробимо акцент на тому, що рівень кислотності сьогодні вимірюється не тільки в ґрунті, воді чи шлунку. Аналізу піддаються і такі середовища, як: сеча, кров, шкіра, оцет, молоко, слина.

Мати можливість вимірювати показник водню в медицині, харчовій галузі, виробництві кормів та добрива для сільськогосподарських рослин – це нормальна практика, перехід на яку не обійдеться в великі кошти.