Czym jest skala pH?

Skala pH jest miarą kwasowość i zasadowość roztworów wodnych. Skala oparta jest na aktywności molowej jonów hydroniowych [H3O+]. Zgodnie ze wzorem pH definiuje się również jako ujemny logarytm dziesiętny ze stężenia jonów H3O+:

pH = –log10[H3O+]

Skala posiada 15 stopni od 0 do 14, gdzie wartość 7 oznacza roztwór obojętny, 0 silnie kwasowy a 14 silnie zasadowy.

Podstawą do opracowania skali pH był proces autodysocjacji wody. Jest to samorzutna reakcja, która przebiega zgodnie z równaniem:

2H2O ⇌ H3O+ + OH-

Autodysocjacja wody jest procesem odwracalnym, ze stałą równowagi silnie przesuniętą w stronę wody niezdysocjowanej. Stężenie jonów hydroniowych w czystej wodzie (w temp. 25°C) jest równe 10-7 mol/dm3, co daje pH równe 7:

pH = -log(10-7) = 7 – woda ma odczyn obojętny.

W wodzie obecnych jest tyle samo jonów wodorotlenowych i hydroniowych, natomiast w roztworach kwasowych lub zasadowych równowaga ta jest przesunięta, co wpływa wartość pH.  Dodany do wody silny kwas np. HCl ulega dysocjacji:

HCl + H2O ⇌ H3O+ + Cl-

Równowaga tej reakcji przesunięta jest bardzo silnie w stronę produktów, dlatego rozpuszczenie w wodzie silnego kwasu prowadzi do znacznego wzrostu stężenia (i aktywności molowej) jonów hydroniowych – stężenie kwasu solnego wynoszące 1 mol/dm3 daje stężenie jonów H3O+ równe 1 mol/dm3. Obliczając wartość pH, uzyskuje się pH = -log(1) = 0. Taka sama sytuacja występuje w przypadku rozpuszczania silnych zasad, które dostarczają jonów wodorotlenowych - stężenie jonów H30+ maleje (w stosunku do roztworu czystej wody), co prowadzi do wzrostu wartości pH powyżej 7.

Skala pH została pierwotnie stworzona dla roztworów rozcieńczonych i wykorzystywanie jej poza zakresem 0-14 może dawać nieprawidłowe wartości. Dla wysokich stężeń odczyn roztworów przestaje być logarytmiczną funkcją stężenia jonów hydroniowych, a jest logarytmiczną funkcją ich aktywności molowej. W praktyce przy określaniu odczynu roztworów o wysokich stężeniach nie korzysta się ze skali pH, a z wartości opartych na stałych równowagi autodysocjacji kwasów i zasad – pKa dla kwasów i pKb dla zasad, które są ujemnym logarytmem ze stałych równowagi danych związków.

Polecamy również:

  • Teoria kwasów i zasad Lewisa

    Kwasem według teorii Lewisa jest substancja o niecałkowicie zapełnionej zewnętrznej powłoce elektronowej, zdolna do przejęcia pary elektronowej- akceptorem. Zasada natomiast jest substancja zdolna do oddawania wolnych par elektronowych. Więcej »

  • Teoria Bronsteda-Lowry’ego

    Teoria Bronsteda-Lowry’ego - sformowana niezależnie w 1923 roku przez Johannesa Bronsteda i Thomasa Martina Lowry'ego, mówi, że kwasem jest substancja będąca dawcą protonu (proton-odonor), zasada natomiast to substancja zdolna do przyjęcia protonu (protono-akceptor). Teoria ta mówi jednocześnie,... Więcej »

  • Teoria Arrheniusa

    Według Arrheniusa kwasem jest substancja, która dysocjuje w roztworze wodnym z odszczepieniem jonów H+, zasadą nazywamy substancją, która dysocjuje roztworze wodnym z odszczepieniem jonów OH­-. Więcej »

  • Czym jest amfoteryczność?

    Amfoteryczność to zdolność niektórych związków chemicznych do wykazywania charakteru kwasowego i zasadowego, w zależności, w jakim środowisku się znajdują. Więcej »

Komentarze (0)
Wynik działania 5 + 1 =
Ostatnio komentowane
I cóż miał rację Marek Aureliusz który chciał podbić Germanię uderzeniem przez Mor...
• 2024-07-06 19:45:33
"Treść wiersza bezpośrednio nawiązuje też do istniejących wówczas, tajnych układó...
• 2024-07-02 05:43:44
O tym, że zmienne w czasie pole elektryczne jest źródłem pola magnetycznego, napisał ...
• 2024-06-27 07:25:33
ok
• 2024-06-05 13:52:17
nadal nie umiem tego napisać
• 2024-06-04 10:48:42