Водороден показател

от Уикипедия, свободната енциклопедия
(пренасочване от РН)
Направо към навигацията Направо към търсенето

Водородният показател pH (на български е прието да се произнася като пе ха) е измерител за киселинността или алкалността на даден воден разтвор. Представлява отрицателен десетичен логаритъм от концентрацията С на водородните катиони (H+), изразена в молове на литър:

Чрез концентрацията на H+ се определя химичният характер на даден разтвор.[1]

Проста скала на pH и рОН

История[редактиране | редактиране на кода]

Това понятие е въведено през 1909 г. от датския химик Сьорен Сьоренсен. Показателят се нарича pH по първите букви от латинските думи potentia hydrogeni (сила на водорода) и pondus hydrogeni (тегло на водорода). В случая на рН буквата Н означава концентрацията на водородни йони (Н+) или по-точно термодинамичната активност на хидроксониевите йони (H3О+).

Извеждане на стойностите на pH и pOH[редактиране | редактиране на кода]

В чиста вода концентрациите на водородните катиони (Н+) и хидроксилните аниони (OH) са еднакви и при 22 °C те са 10-7 mol/l. Това следва директно от определението за йонно произведение на водата, което при 25 °C е

.

С такива числени стойности на KW се работи много трудно. За удобство на представянето се избягват много малките отрицателни числа и водородният показател pH се изразява, като вместо концентрацията на водородни йони се използва нейният отрицателен десетичен логаритъм:

.

Аналогично, концентрацията на хидроксилните йони определя хидроксилния показател

.

Така за чиста вода , а за други разтвори обикновено границите на техните изменения са от 0 до 14 според вида на разтвора. В някои случаи обаче, pH може да излезе извън тези граници. Например, при концентрация на водородни йони , а при концентрация на хидроксидни йони

Поради логаритмичния мащаб разлика в рН с 1 единица означава разлика в киселинната/алкалната концентрация 10 пъти.[1]

Видове разтвори[редактиране | редактиране на кода]

Съществуват три вида разтвори според pH: основен (алкален), неутрален и киселинен.

Основен разтвор (алкален разтвор)[редактиране | редактиране на кода]

Основна скала на pH:
13 – Белина̀
12 – Сапунена вода
11 – Амонячен разтвор
10 – Магнезиево мляко
9 – Сода за хляб
8 – Морска вода
7 – Дестилирана вода
6 – Урина
5 – Черно кафе
4 – Доматен сок
3 – Портокалов сок
2 – Лимонов сок
1 – Стомашна киселина

Основен е разтвор, в който концентрацията на H+ е по-малка от тази на OH:

Тогава:

Неутрален разтвор[редактиране | редактиране на кода]

Неутрален е разтвор, в който концентрацията на H+ е равна на тази на OH:

Тогава:

Киселинен разтвор[редактиране | редактиране на кода]

Киселинен е разтвор, в който концентрацията на H+ е по-голяма от тази на OH:

Тогава:

Влияние на температурата[редактиране | редактиране на кода]

Тъй като при стандартни условия 25 °C , е ясно, че при тази температура . При по-високи температури константата на електролитната дисоциация на водата се увеличава, създават се повече йони H+ и OH- и се увеличава тяхната концентрация, следователно и йонното произведение на водата KW става по-голямо от 10-14. Тъй като това се дължи на едновременно повишени концентрации както на катиони Н+, така и на аниони OH-, границата на неутралност нараства . Така разтвори с при температура над 25 °C ще имат киселинна реакция.

При по-ниски температури от 25 °C аналогично дисоциацията е по-слаба, йонната концентрация е по-малка както за катиони, така и за аниони и границата на неутралност намалява . Затова разтвори с ще имат алкална реакция.

Изменението на pH от температурата зависи от вида на разтвора. Например:

Определяне на pH[редактиране | редактиране на кода]

Определянето на pH се осъществява посредством три основни метода: [1]

  • колориметричен (чрез индикатори)
  • потенциометричен (чрез рН-метър)
  • аналитичен (чрез киселинно-алкално титруване).

Чрез цветни индикатори[редактиране | редактиране на кода]

Редица химични съединения променят цвета си, в зависимост от рН на средата. Това им свойство се използва за практическо определяне на рН на различни субстанции. Най-често използваният индикатор е лакмусът. Използват се още:

Киселинно-основни индикатори[редактиране | редактиране на кода]

Тези индикатори могат да съществуват в две различно оцветени форми – киселинна или основна. Промяната в цвета на всеки индикатор става в диапазона му на киселинност, обикновено 1 – 2 единици. Използват се за приблизителна оценка на концентрацията на водородни йони.

Универсален индикатор[редактиране | редактиране на кода]

Универсалният индикатор представлява смес от няколко индикатора, с което се разширява работният диапазон на измерване на pH. Той променя последователно цвета си от червено през жълто, зелено, синьо до виолетово при преминаване от киселинна област в основна. Лентите от „индикаторната хартия“ обикновено се импрегнират с разтвори от такива смеси – „универсални индикатори“, с които може бързо да се определи киселинността на изследваните водни разтвори с точност до рН единици или дори десети от тях. За по-точно определяне цвета на индикаторната хартия, получен след нанасяне на капка разтвор, веднага се сравнява с еталонна цветова скала.

Определянето на pH с хартиени индикатори е трудно за мътни или оцветени разтвори.

Течен индикатор[редактиране | редактиране на кода]

Поради факта, че оптималните стойности на pH за хранителни разтвори имат много тесен диапазон на рН (обикновено от 5,5 до 6,5), в практиката се използват и други индикатори. Така например, течният pH тест има работен диапазон и скала от 4,0 до 8,0, което го прави по-точен в сравнение с универсалната индикаторна хартия. Напълва се епруветка с хранителен разтвор или вода и се добавя 1 капка pH тест. Затваря се епруветката, разклаща се и се сравнява получения цвят с цветната скала от комплекта. Един комплект е достатъчен за повече от 500 измервания. В пакета са включени всички необходими материали за теста: течен индикатор, цветна скала и две епруветки. [2]

рН-метър
Микропроцесорен ацидогастрометър в комплект със сонда за ендоскопско и краткосрочно интрагастрално измерване на pH. Той позволява да се идентифицират киселинно-зависими стомашно-чревни патологии и да се проведе индивидуален подбор на лекарствена терапия.

Чрез апарати[редактиране | редактиране на кода]

Създадени са специални апарати за автоматизирано определяне на рН, наречени рН-метри. Те измерват pH в по-широк диапазон и по-точно (до 0,01 pH единици), отколкото универсалните индикатори. Методът е удобен и високо точен, особено след калибриране на индикаторния електрод в избран диапазон на рН. Позволява да се измерва pH на непрозрачни и цветни разтвори и затова се използва широко.

Аналитичен обемен метод[редактиране | редактиране на кода]

Аналитичният обемен метод – киселинно-алкално титруване – също дава точни резултати за определяне на киселинността на разтворите. Към тествания разтвор на капки се добавя разтвор с известна концентрация (титрант). Когато се смесят, протича химическа реакция. Моментът, когато титрантът достигне точно достатъчното количество, за да завърши напълно реакцията, се нарича точка на еквивалентност и се фиксира с индикатор. Знаейки концентрацията и обема на добавения титрантов разтвор, се изчислява киселинността на разтвора.

Водороден показател на популярни вещества[редактиране | редактиране на кода]

Вещество [3][4] pH Цвят на индикатора
Хлороводород –5,9
Геотермална вода на вулкана Далол [5][6] ≈ 0
Наситена солна киселина 0,1
Наситена сярна киселина 0,3
Електролит в оловни акумулатори <1,0
Азотна киселина (10 % разтвор) 1,0
Солна (хлороводородна) киселина (10 % разтвор) 1,1
Сярна киселина; Tрихлороцетна киселина
(10 % разтвор)
1,2
Оксалова киселина (10 % разтвор) 1,3
Стомашен сок 1,0 – 2,0
Сериста киселина; Ортофосфорна киселина (10% разтвор) 1,5
Лайм 1,8 – 2,0
Солна (хлороводородна) киселина (1 % разтвор) 2,0
Лимонов сок (5 % р-р на лимонова киселина) 1 2,0 ± 0,3
Сярна киселина (1 % разтвор) 2,1
Лимон 2,0 – 2,4
Винена киселина, Ябълкова (оксиянтарна) киселина (10 % разтвор) 2,2
Мравчена киселина (10 % разтвор) 2,3
Млечна киселина, Салицилова киселина
(10 % разтвор)
2,4
Наситена оцетна киселина 2,4
Червена боровинка 2,3 – 2,5
Сладки газирани напитки 1 2,5 – 2,7
Янтарна киселина (10 % разтвор) 2,7
Стафиди 2,8 – 3,0
Цариградско грозде 2,8 – 3,1
Оцетна киселина (10 % разтвор) 2,9
Хранителен оцет (3 – 15 %);
Бензоена киселина (10 % разтвор)
3,0
Ябълков и портокалов сок; Газирана вода 1 3,0
Кока-кола 1 3,0±0,3
Алуминиева стипца (10 % разтвор) 3,2
Боровинка 3,0 – 3,7
Грейпфрут 3,0 – 3,7
Ягода 3,0 – 3,9
Портокал 3,0 – 4,0
Малина 3,2 – 3,6
Ябълка 3,3 – 3,9
Оцетна киселина (1 % разтвор) 3,4
Маслина 3,6
Бира, Вино1 3,0 – 4,5
Сушена кайсия 3,4 – 3,8
Праскова 3,4 – 4,1
Вишна 3,2 – 4,5
Грозде 3,5 – 4,5
Маски и балсами след изсветляване на коса 3,5 – 4,7
Кайсия 3,3 – 4,8
Круша 3,6 – 4,0
Наситена въглеродна киселина 3,8
Нектарина 3,9 – 4,2
Къпина 3,9 – 4,5
Сероводородна киселина (10 % разтвор) 4,1
Киселинен дъжд 4,2 – 4,4
(< 5,6)
Киселинни езера 2 4,5
Домат 4,3 – 4,9
Банан 4,5 – 5,3
Киселинни шампоани 4,5 – 5,5
Червен пипер 4,6 – 5,2
Тиква 4,8 – 5,2
Маски и балсами за коса след след измиване с шампоан 4,7 – 6,0
Наситена арсениста киселина 5,0
Кафе 1 5,0
Синилна киселина (10 % разтвор) 5,1
Борна киселина (10 % разтвор) 5,2
Броколи 5,3
Зеле 5,2 – 5,4
Диня 5,2 – 5,6
Червено цвекло 4,9 – 6,6
Сладък картоф 5,3 – 5,6
Шампоан, Урина 3 5,5
Кожа на здрав човек 2 5,5
Праз лук 5,5 – 6,2
Картоф 5,6 – 6,0
Целина 5,7 – 6,0
Манго 5,8 – 6,0
Копър 5,5 – 6,5
Спанак 5,5 – 6,8
Боб 5,6 – 6,5
Чай 1 5,5 – 7,0
Грах 5,8 – 6,4
Морков 5,9 – 6,3
Кокос 5,5 – 7,8
Царевица 5,9 – 7,3
Пъпеш; Спаржа 6,0 – 6,7
Маслина 6,0 – 7,0
Авокадо 6,3 – 6,6
Чисти езера 4 6,5
Мляко 1 6,5 – 6,93
Питейна вода 1; Фурма 6,5 – 8,5
Слюнка [7] 6,8 – 7,4
Химикали за навиване на коса (едро къдрене) 6,8 – 7,5
Неутрални шампоани 6,0 – 8,0
Чиста вода при 25 °C 1 7,0
Детски шампоани 7,3
Негазирана бутилирана вода 1 6,9 – 8,1
Кръв 7,36 – 7,44
Лимфа 7,5
Химикали за средно къдрене на коса 7,5 – 8,3
Морска вода; Яйца 8,0
Тиогликолови химикали за дребно къдрене на коса 8,3 – 9,1
Хлор 9,0
Структуирана вода 1 8,8 – 9,5
Течен сапун за ръце 9,0 – 10,0
Устойчива (трайна) боя за коса 9,0 – 11,0
Високо алкална, йонизирана вода 1 10,0
Магнезиева суспензия за ръце 10,0
Тиогликолови препарати за химическо изправяне на косата 10,0
Обезцветяващи и избелващи препарати за коса 10,0 – 11,0
Амоняк 11,5
Обезцветяващ прах за коса;
Сапунена вода
12
Белина̀ (с хлор) 12,5
Алкални препарати за химическо изправяне на косата 13,0
Концентрирани разтвори на основи >13,0
Течност за прочистване на водосточни тръби, сода каустик 14
1 – Колкото е по-висок водородният показател на напитката в границите на поносимост от човешкия организъм
(pH = 2 – 10,5), толкова по-добре тя влияе на здравето. Най-здравословни са напитките със силна алкална реакция, а най-вредни – със силна киселинна реакция. [4]
2 – Всякаква риба умира при pH=4,5. [3]
3 – Яйцата на жаби, попови лъжички, раци и мухи-еднодневки загиват при pH=5,5. [3]
4 – Дъговата пъстърва умира при pH=6. [3]

Изохидрични разтвори[редактиране | редактиране на кода]

Изохидрични се наричат разтворите с еднакво рН.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. а б в г Водородный показатель (pH-фактор), Flora Growing.
  2. Жидкий pH тест от FloraGrowing
  3. а б в г Некоторые значения pH, ALAGESIA – aeragon – Участники ...
  4. а б Кислотно-щелочной баланс, Четверг, 14 Апреля 2016 г., 20:40 ч.
  5. Мястото на Земята, където биологичният живот напълно отсъства, Actualno.com, 16.11.2019, 16:00 ч.
  6. Вулканът Далол: сюрреалистична красота, Икар прес, 30.10.2017.
  7. Кислотность (рН), изд. „Функциональная гастроэнтерология“,20.03.2013.

Литература[редактиране | редактиране на кода]

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]