pH

Η χρήση του pH

Τιμές του pH για διαλύματα συνηθισμένων ουσιών

Ουσία/Διάλυμα	pH
Διάλυμαυδροχλωρίου (HCl)1 M	0
Γαστρικό υγρό	1,5
Χυμόςλεμονιού	2,4
Coca-Cola	2,5
Ξύδι	2.9
Χυμόςπορτοκαλιού	3
Μπύρα	4,5
καφές	5,0
Τσάι	5,5
όξινη βροχή	< 5,6
Γάλα	6,5
Καθαρόνερό	7,0
Σάλιουγιούς ατόμου	6,5-7,4
Αίμα	7,35 – 7,45
Θαλασσινόνερό	8,0
Σαπούνι	9,0 – 10,0
αμμωνίαεμπορίου	11,5
χλωρίνη	12
ΔιάλυμαNaOH1 Μ	14

Στους 25 °C, ηκλίμακα pHκυμαίνεται από 0 έως 14 και χρησιμοποιείται ευρέως για τον προσδιορισμό τηςοξύτηταςενόςδιαλύματος.Διαλύματα για τα οποία η τιμή του pH είναιμικρότερη από 7χαρακτηρίζονται ωςόξινα,ενώ διαλύματα με pHμεγαλύτερο από 7χαρακτηρίζονταιαλκαλικά.Tέλος, τα διαλύματα με pH=7 ονομάζονταιουδέτερα.Στο διπλανό πίνακα εμφανίζονται οι τιμές του pH για τα διαλύματα ορισμένων ουσιών που χρησιμοποιούνται συχνά.

Για τα περισσότερα διαλύματα η τιμή του pH βρίσκεται κάπου ανάμεσα στο 0 και το 14, ακριβέστερα μεταξύ 1 και 13 αφού οι μετρήσεις pH στα άκρα της κλίμακας εμπεριέχουν μεγάλο βαθμό αβεβαιότητας. Παρόλ' αυτά, ιδιαίτερα όξινα ή αλκαλικά διαλύματα είναι δυνατόν θεωρητικά να έχουν pH μικρότερο από 0 ή μεγαλύτερο από 14. Κάτι τέτοιο δεν αντιτίθεται στο μαθηματικό ορισμό του pH, το οποίο ωςλογαριθμική συνάρτησημπορεί θεωρητικά να παίρνει οσοδήποτε μικρές και οσοδήποτε μεγάλες τιμές. Για παράδειγμα, όξινο διάλυμα με συγκέντρωση των ιόντων υδροξωνίου ίση με 3mol/L,([H₃Ο⁺] = 3M) θα πρέπει να έχει pH = -0,48. Εντούτοις, αρνητικές τιμές pH αντιτίθενται στον "χημικό" ορισμό του pH και δε μπορούν να μετρηθούν με πεχάμετρο επειδή τέτοια πολύ πυκνά διαλύματα περιέχουν λίγο νερό και συνεπώς δεν είναι πλέον "υδατικά διαλύματα".

Το pOH

Σπανιότερα, και σε αντιστοίχιση με την έννοια του pH, χρησιμοποιείται και η έννοια του pOH (προφέρεται 'πε-ο-χά'). Το pOH ορίζεται ως ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των ιόντωνυδροξυλίου[ΟH^-] σε ένα υδατικό διάλυμα.

Δηλαδή: pOH = —log[OH^-]

Σε ένα υδατικό διάλυμα, πραγματοποιείταιαυτοϊοντισμόςτου νερού. Με άλλα λόγια, ορισμέναμόριανερού διασπώνται προς σχηματισμό ιόντων υδροξωνίου και υδροξυλίου:

2H₂Ο ↔ H₃Ο⁺+ OH^—

Ο αριθμός των σχηματιζόμενων ιόντων είναι μικρός. Αποδεικνύεται όμως ότι σε συγκεκριμένηθερμοκρασίατο γινόμενο των συγκεντρώσεων [H₃Ο⁺] και [OH^—] είναι σταθερό. Για παράδειγμα, στους 25^οC το γινόμενο αυτό, το οποίο ονομάζεταισταθερά ιοντισμού του νερούκαι συμβολίζεται με K_w,είναι ίσο με 10^-14.Ισχύει δηλαδή: [H₃Ο⁺]·[OH^—] = 10^-14

Λογαριθμίζοντας την παραπάνω σχέση βρίσκουμε ότι ανάμεσα στο pH και το pOH σε ένα υδατικό διάλυμα στους 25 °C ισχύει:

pH + pOH = 14

Μέτρηση του pH

Οι βασικοί τρόποι με τους οποίους μπορεί να μετρηθεί το pH ενός διαλύματος είναι οι εξής:

Ένα πεχαμετρικό χαρτί, τοποθετημένο πάνω σε χρωματικό πίνακα

• Με τη χρήση δεικτών. Προσθέτοντας έναδείκτη οξέος-βάσηςστο διάλυμα. Οι δείκτες οξέος-βάσης (ονομάζονται και ηλεκτρολυτικοί ή πρωτολυτικοί δείκτες) είναι ουσίες των οποίων τοχρώμααλλάζει ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο προστίθενται.

Για παράδειγμα, ο δείκτηςφαινολοφθαλεΐνηείναι άχρωμος όταν βρίσκεται μέσα σε διάλυμα με pH μικρότερο του 8,2 καικόκκινοςόταν το διάλυμα έχει pH μεγαλύτερο του 8,2. Αντίθετα τοβάμμα του ηλιοτροπίουείναι κόκκινο παρουσίαοξέωνκαιμπλεπαρουσίααλκαλίων.

Η χρήση ενός μόνο δείκτη έχει περιορισμένες δυνατότητες, όσον αφορά την ακρίβεια στη μέτρηση του pH. Παρόλ' αυτά, η χρήση περισσοτέρων δεικτών (ή ενός δείκτη σε συνδυασμό με άλλες μεθόδους) μπορεί να οδηγήσει σε ιδιαίτερα ακριβείς μετρήσεις. Σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιείται πεχαμετρικό χαρτί, δηλαδή ειδικόχαρτίδιαποτισμένο με μείγμα δεικτών. Το πεχαμετρικό χαρτί εισάγεται στο υπό μελέτη διάλυμα, οπότε ανάλογα με το pH αποκτά συγκεκριμένο χρώμα. Η σύγκριση του χρώματος αυτού με ειδικούς χρωματικούς πίνακες οδηγεί σε μια καλή προσέγγιση για το pH του διαλύματος.

• Με τη χρήση ενόςπεχάμετρου.Το πεχάμετρο είναι μία ειδική συσκευή που χρησιμοποιεί την αρχή της ποτενσιομετρικής μέτρησης του pH (ηλεκτρομετρική μέθοδος). Το πεχάμετρο βοηθά στην περίπτωση που απαιτείται ιδιαίτερη ακρίβεια στη μέτρηση του pH.

Σημειώσεις

1. ^Πολλές φορές, αντί του όρου 'αλκαλικό', για το χαρακτηρισμό ενός τέτοιου διαλύματος χρησιμοποιείται ο όρος 'βασικό'.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Πολυμέσα σχετικά με το θέμα㏗στο Wikimedia Commons