Axit và kiềm là hai vị trí cực của cùng một thang: tính chất của chúng (hoàn toàn trái ngược nhau) được xác định bởi cùng một giá trị - nồng độ của ion hydro (H+). Tuy nhiên, bản thân con số này rất bất tiện: ngay cả trong môi trường axit, nơi nồng độ của các ion hydro cao hơn, con số này là phần trăm, phần nghìn của một đơn vị. Do đó, để thuận tiện, họ sử dụng logarit thập phân của giá trị này, nhân với trừ một. Thông thường người ta nói rằng đây là pH (Hydrogen mạnh), hoặc một chất chỉ thị hydro.
Sự xuất hiện của khái niệm
Nói chung, thực tế là môi trường axit và môi trường kiềm được xác định bởi nồng độ của các ion hydro H + và nồng độ của chúng càng cao thì dung dịch càng có tính axit (và ngược lại, H + càng thấp nồng độ, môi trường càng kiềm và nồng độ ion OH trái dấu càng cao -), đã được khoa học biết đến từ lâu. Tuy nhiên, mãi đến năm 1909, nhà hóa học Đan Mạch Sørensen mới công bố nghiên cứu đầu tiên, trong đó ông sử dụng khái niệm chỉ số hydro - PH, sau đó được thay thế bằng pH.
Tính độ chua
Khi tính chỉ số pH, người ta cho rằng các phân tử nước trong dung dịch, mặc dù với số lượng rất nhỏ, vẫn phân ly thành các ion. Phản ứng này được gọi là phản ứng tự phân giải nước:
H2O H++ OH-
Phản ứng là thuận nghịch, vì vậy hằng số cân bằng được xác định cho nó (hiển thị nồng độ trung bình của mỗi thành phần). Đây là giá trị của hằng số cho các điều kiện tiêu chuẩn - nhiệt độ 22 ° C.
Dưới đây trong ngoặc vuông - nồng độ mol của các thành phần được chỉ định. Nồng độ mol của nước trong nước xấp xỉ 55 mol / lít, là giá trị bậc hai. Do đó, tích của nồng độ các ion H+và OH-là khoảng 10-14. Giá trị này được gọi là tích số ion của nước.
Trong nước tinh khiết, nồng độ của các ion hydro và ion hydroxit là 10-7. Theo đó, giá trị pH của nước sẽ xấp xỉ 7. Giá trị pH này được coi là môi trường trung tính.
Tiếp theo, bạn cần tránh xa nước và xem xét một dung dịch axit hoặc kiềm. Lấy ví dụ, axit axetic. Sản phẩm ion của nước sẽ được giữ nguyên, nhưng sự cân bằng giữa các ion H+và OH-sẽ chuyển dịch về phía trước: các ion hydro sẽ đến từ axit axetic phân ly một phần, và các ion hydroxit "bổ sung" sẽ đi vào các phân tử nước không phân ly. Do đó, nồng độ của các ion hydro sẽ cao hơn và độ pH sẽ thấp hơn (không cầnquên rằng logarit được lấy với một dấu trừ). Theo đó, axit và kiềm có liên quan đến độ pH. Và chúng được kết nối theo cách sau. Giá trị pH càng thấp, môi trường càng có tính axit.
Tính axit
Môi trường axit là các dung dịch có độ pH nhỏ hơn 7. Cần lưu ý rằng mặc dù giá trị tích số ion của nước thoạt nhìn giới hạn các giá trị pH / u200b / u200bin nằm trong khoảng từ 1 đến 14, trên thực tế, các dung dịch có độ pH nhỏ hơn một (và thậm chí nhỏ hơn 0) và lớn hơn 14 tồn tại. Ví dụ, trong dung dịch đậm đặc của axit mạnh (sulfuric, hydrochloric) pH có thể đạt đến -2.
Khả năng hòa tan của một số chất có thể phụ thuộc vào việc chúng ta có môi trường axit hay môi trường kiềm. Ví dụ: lấy hiđroxit kim loại. Độ hòa tan được xác định bằng giá trị của tích số hòa tan, có cấu trúc giống như tích số ion của nước: nhân nồng độ. Trong trường hợp hydroxit, tích số tan bao gồm nồng độ của ion kim loại và nồng độ của các ion hydroxit. Trong trường hợp dư thừa các ion hydro (trong môi trường axit), chúng sẽ tích cực "kéo" các ion hydroxit ra khỏi kết tủa, do đó chuyển cân bằng về dạng hòa tan, làm tăng khả năng hòa tan của kết tủa.
Cũng cần nhắc lại rằng toàn bộ đường tiêu hóa của con người có môi trường axit: độ pH của dịch dạ dày dao động từ 1 đến 2. Độ lệch từ các giá trị này lên hoặc xuống có thể là dấu hiệu của nhiều bệnh khác nhau.
Tính chất của môi trường kiềm
BTrong môi trường kiềm, giá trị pH nhận giá trị lớn hơn 7. Để thuận tiện, trong môi trường có nồng độ ion hydroxit cao, chỉ thị pH của tính axit được thay thế bằng chỉ thị pH của tính bazơ pOH. Dễ dàng đoán rằng nó biểu thị một giá trị bằng -lg [OH-] (logarit thập phân âm của nồng độ của các ion hydroxit). Trực tiếp từ sản phẩm ion của nước theo đẳng thức pH + pOH=14. Do đó pOH=14 - pH. Do đó, đối với tất cả các phát biểu đúng với chỉ số pH, các phát biểu ngược lại đúng với chỉ số cơ bản pOH. Theo định nghĩa, nếu pH của môi trường kiềm lớn, thì pOH của nó rõ ràng là nhỏ, và dung dịch kiềm càng mạnh thì giá trị pOH càng thấp.
Câu này vừa đưa ra một nghịch lý logic gây nhầm lẫn cho nhiều cuộc thảo luận về tính axit: độ axit thấp cho thấy độ axit cao, và ngược lại: giá trị pH cao tương ứng với độ axit thấp. Nghịch lý này xuất hiện bởi vì lôgarit được lấy bằng dấu trừ và thang đo độ axit, như nó đã xảy ra, đảo ngược.
Định nghĩa thực tế về tính axit
Các chất chỉ thị được gọi là được sử dụng để xác định độ axit của môi trường. Thông thường đây là những phân tử hữu cơ khá phức tạp và thay đổi màu sắc của chúng tùy thuộc vào độ pH của môi trường. Chất chỉ thị thay đổi màu sắc trong một phạm vi pH rất hẹp: điều này được sử dụng trong chuẩn độ axit-bazơ để đạt được kết quả chính xác: quá trình chuẩn độ được dừng lại ngay khi chất chỉ thị đổi màu.
Các chất chỉ thị nổi tiếng nhất là metylmàu da cam (khoảng chuyển tiếp ở vùng có pH thấp), phenolphtalein (khoảng chuyển tiếp ở vùng có pH cao), quỳ tím, màu xanh thymol và các loại khác. Trong môi trường axit và môi trường kiềm, các chất chỉ thị khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào khu vực mà khoảng chuyển tiếp của chúng nằm trong đó.
Ngoài ra còn có các chất chỉ thị phổ quát - chúng chuyển màu dần dần từ đỏ sang tím đậm khi chuyển từ môi trường axit mạnh sang kiềm mạnh. Trên thực tế, các chỉ số chung là hỗn hợp của các chỉ số chung.
Để xác định độ axit chính xác hơn, một thiết bị được sử dụng - máy đo pH (chiết áp, phương pháp này được gọi là chiết áp). Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên phép đo EMF trong mạch, phần tử của nó là dung dịch có độ pH đo được. Điện thế của một điện cực ngâm trong dung dịch nhạy cảm với nồng độ của các ion hydro trong dung dịch - do đó sự thay đổi trong EMF, trên cơ sở đó pH thực được tính.
Tính axit của các môi trường khác nhau trong cuộc sống hàng ngày
Chỉ số axit rất quan trọng trong cuộc sống hàng ngày. Ví dụ, axit yếu - axetic, malic - được sử dụng làm chất bảo quản. Dung dịch kiềm là chất tẩy rửa, bao gồm cả xà phòng. Xà phòng đơn giản nhất là muối natri của axit béo. Trong nước, chúng phân ly: cặn axit béo - rất dài - một mặt mang điện tích âm, mặt khác - một chuỗi nguyên tử cacbon dài không phân cực. Điều đóphần cuối của phân tử, tại đó điện tích tham gia vào quá trình hydrat hóa, thu thập các phân tử nước xung quanh nó. Đầu kia gắn vào những thứ không phân cực khác, như phân tử chất béo. Kết quả là, các mixen được hình thành - những quả bóng, trong đó "đuôi" mang điện tích âm nhô ra ngoài, còn "đuôi" và các hạt chất béo và bụi bẩn được ẩn bên trong. Bề mặt được rửa sạch khỏi dầu mỡ và bụi bẩn do chất tẩy rửa liên kết tất cả dầu mỡ và bụi bẩn thành các mixen như vậy.
Tính axit và sức khỏe
Người ta đã đề cập rằng độ pH có tầm quan trọng lớn đối với cơ thể con người. Ngoài đường tiêu hóa, điều quan trọng là kiểm soát chỉ số axit ở các bộ phận khác của cơ thể: máu, nước bọt, da - môi trường axit và kiềm có tầm quan trọng lớn đối với nhiều quá trình sinh học. Định nghĩa của chúng cho phép bạn đánh giá trạng thái của cơ thể.
Bây giờ các bài kiểm tra độ pH đang trở nên phổ biến - cái gọi là các bài kiểm tra cấp tốc để kiểm tra độ axit. Chúng là những dải giấy chỉ thị đa năng thông thường.
