Asidi na alkali ni nafasi mbili kali za kipimo sawa: mali zao (kinyume kabisa) huamuliwa na thamani sawa - mkusanyiko wa ioni za hidrojeni (H+). Walakini, yenyewe nambari hii haifai sana: hata katika mazingira ya tindikali, ambapo mkusanyiko wa ioni za hidrojeni ni kubwa zaidi, nambari hii ni mia, elfu ya kitengo. Kwa hivyo, kwa urahisi, hutumia logarithm ya decimal ya thamani hii, ikizidishwa na minus moja. Ni desturi kusema kwamba hii ni pH (potentia Hydrojeni), au kiashirio cha hidrojeni.
Kuibuka kwa dhana
Kwa ujumla, ukweli kwamba mazingira ya tindikali na mazingira ya alkali huamuliwa na mkusanyiko wa ioni za hidrojeni H + na kwamba kadiri ukolezi wao unavyoongezeka, ndivyo mmumunyo wa asidi unavyozidi (na kinyume chake, H + hupungua zaidi + ukolezi, mazingira ya alkali zaidi na juu ya mkusanyiko wa ioni za OH -), imejulikana kwa sayansi kwa muda mrefu. Hata hivyo, haikuwa hadi 1909 ambapo mwanakemia wa Denmark Sørensen alichapisha kwa mara ya kwanza utafiti ambapo alitumia dhana ya faharasa ya hidrojeni - PH, na nafasi yake kuchukuliwa na pH.
Hesabu ya asidi
Wakati wa kukokotoa faharasa ya pH, inachukuliwa kuwa molekuli za maji katika mmumunyo, ingawa kwa idadi ndogo sana, bado hujitenga katika ayoni. Mwitikio huu unaitwa maji autoprotolysis:
H2O H+ + OH-
Matendo yanaweza kutenduliwa, kwa hivyo usawazishaji wa mara kwa mara umebainishwa kwa ajili yake (kuonyesha viwango vya wastani vya kila kijenzi). Hii hapa ni thamani ya hali ya kawaida kwa hali ya kawaida - joto 22 °C.
Hapo chini katika mabano ya mraba - viwango vya molar ya viambajengo vilivyoonyeshwa. Mkusanyiko wa molar ya maji katika maji ni takriban 55 mol / lita, ambayo ni thamani ya pili ya utaratibu. Kwa hivyo, bidhaa ya viwango vya H+ na OH- ioni ni takriban 10-14. Thamani hii inaitwa bidhaa ionic ya maji.
Katika maji safi, viwango vya ioni za hidrojeni na ioni za hidroksidi ni 10-7. Ipasavyo, thamani ya pH ya maji itakuwa takriban 7. Thamani hii ya pH inachukuliwa kama mazingira ya upande wowote.
Ifuatayo, unahitaji kuangalia mbali na maji na uzingatie myeyusho wa asidi au alkali. Chukua, kwa mfano, asidi asetiki. Bidhaa ya ioni ya maji itasalia sawa, lakini usawa kati ya ioni H+ na OH- itahamia ile ya awali: ioni za hidrojeni zitabadilika. hutoka kwa asidi ya asetiki iliyotenganishwa kwa sehemu, na ioni za "ziada" za hidroksidi zitaingia kwenye molekuli za maji ambazo hazijatenganishwa. Kwa hivyo, mkusanyiko wa ioni za hidrojeni itakuwa juu na pH itakuwa chini (hakuna hajakusahau kwamba logarithm inachukuliwa na ishara ya minus). Ipasavyo, asidi na alkali zinahusiana na pH. Na wameunganishwa kwa njia ifuatayo. Kadiri pH inavyopungua ndivyo mazingira yanavyokuwa na tindikali zaidi.
Sifa za asidi
Mazingira yenye asidi ni miyeyusho yenye pH chini ya 7. Ikumbukwe kwamba ingawa thamani ya bidhaa ya ioni ya maji kwa mtazamo wa kwanza huweka kikomo thamani za pH katika safu kutoka 1 hadi 14, kwa kweli, suluhu zilizo na pH chini ya moja (na hata chini ya sifuri) na kubwa kuliko 14 zipo. Kwa mfano, katika miyeyusho iliyokolea ya asidi kali (sulfuriki, hidrokloriki) pH inaweza kufikia -2.
Umumunyifu wa dutu fulani unaweza kutegemea kama tuna mazingira yenye asidi au mazingira ya alkali. Kwa mfano, chukua hidroksidi za chuma. Umumunyifu huamuliwa na thamani ya bidhaa ya umumunyifu, ambayo ni sawa katika muundo na bidhaa ya ayoni ya maji: viwango vya kuzidisha. Katika kesi ya hidroksidi, bidhaa ya umumunyifu inajumuisha mkusanyiko wa ioni ya chuma na mkusanyiko wa ioni za hidroksidi. Katika kesi ya ziada ya ioni za hidrojeni (katika mazingira ya tindikali), "zitaondoa" ioni za hidroksidi kwa bidii kutoka kwa mvua, na hivyo kuhamisha usawa kuelekea fomu iliyoyeyushwa, na kuongeza umumunyifu wa mvua.
Inafaa pia kutaja kuwa njia nzima ya utumbo wa binadamu ina mazingira yenye asidi: pH ya juisi ya tumbo ni kati ya 1 hadi 2. Kupotoka kutoka kwa maadili haya kwenda juu au chini kunaweza kuwa ishara ya magonjwa mbalimbali.
Sifa za alkali kati
Bkatika mazingira ya alkali, thamani ya pH inachukua maadili zaidi ya 7. Kwa urahisi, katika mazingira yenye mkusanyiko mkubwa wa ioni za hidroksidi, kiashiria cha pH cha asidi kinabadilishwa na kiashiria cha pH cha msingi wa pOH. Ni rahisi kukisia kuwa inaashiria thamani sawa na -lg[OH-] (logariti hasi ya desimali ya mkusanyiko wa ioni za hidroksidi). Moja kwa moja kutoka kwa bidhaa ya ioni ya maji hufuata usawa wa pH + pOH=14. Kwa hiyo pOH=14 - pH. Kwa hivyo, kwa taarifa zote ambazo ni za kweli kwa fahirisi ya pH, taarifa tofauti ni kweli kwa faharisi ya msingi ya pOH. Ikiwa pH ya kati ya alkali ni kubwa kwa ufafanuzi, basi pOH yake ni wazi ni ndogo, na kadiri myeyusho wa alkali unavyokuwa na nguvu, ndivyo thamani ya pOH inavyopungua.
Sentensi hii imeleta kitendawili cha kimantiki ambacho kinachanganya mijadala mingi kuhusu asidi: asidi kidogo huonyesha asidi nyingi, na kinyume chake: viwango vya juu vya pH vinalingana na asidi ya chini. Kitendawili hiki kinaonekana kwa sababu logariti inachukuliwa kwa ishara ya kutoa, na kiwango cha asidi, ni kana kwamba, kimegeuzwa.
Ufafanuzi wa vitendo wa asidi
Kinachojulikana kuwa viashirio hutumika kubainisha asidi ya kiungo. Kawaida hizi ni molekuli ngumu za kikaboni ambazo hubadilisha rangi yao kulingana na pH ya kati. Kiashirio hubadilisha rangi juu ya safu nyembamba sana ya pH: hii hutumika katika viwango vya msingi vya asidi ili kufikia matokeo sahihi: uwekaji alama husimamishwa mara tu kiashirio kinapobadilika rangi.
Viashirio maarufu zaidi ni methylmachungwa (muda wa mpito katika eneo na pH ya chini), phenolphthalein (muda wa mpito katika eneo na pH ya juu), litmus, thymol bluu na wengine. Katika mazingira ya tindikali na mazingira ya alkali, viashirio tofauti hutumiwa kulingana na eneo ambalo muda wao wa mpito upo.
Pia kuna viashirio vya ulimwengu wote - hubadilisha rangi yao hatua kwa hatua kutoka nyekundu hadi zambarau iliyokolea wakati zinasonga kutoka kwenye mazingira yenye asidi nyingi hadi yenye alkali sana. Kwa hakika, viashirio vya ulimwengu wote ni mchanganyiko wa zile za kawaida.
Kwa uamuzi sahihi zaidi wa asidi, kifaa kinatumika - mita ya pH (potentiometer, mbinu, mtawalia, inaitwa potentiometry). Kanuni yake ya uendeshaji inategemea kipimo cha EMF katika mzunguko, kipengele ambacho ni suluhisho na pH iliyopimwa. Uwezo wa elektrodi iliyoingizwa kwenye suluhisho ni nyeti kwa mkusanyiko wa ioni za hidrojeni katika suluhisho - kwa hivyo mabadiliko katika EMF, kwa msingi ambao pH halisi huhesabiwa.
Asidi ya mazingira mbalimbali katika maisha ya kila siku
Kielezo cha asidi ni muhimu sana katika maisha ya kila siku. Kwa mfano, asidi dhaifu - asetiki, malic - hutumiwa kama vihifadhi. Ufumbuzi wa alkali ni sabuni, ikiwa ni pamoja na sabuni. Sabuni rahisi zaidi ni chumvi za sodiamu za asidi ya mafuta. Katika maji, hutengana: mabaki ya asidi ya mafuta - kwa muda mrefu sana - kwa upande mmoja ina malipo mabaya, na kwa upande mwingine - mlolongo mrefu usio wa polar wa atomi za kaboni. Hiyomwisho wa molekuli, ambayo malipo hushiriki katika hydration, hukusanya molekuli za maji karibu nayo. Mwisho mwingine unashikamana na vitu vingine visivyo vya polar, kama molekuli za mafuta. Matokeo yake, micelles huundwa - mipira, ambayo "mikia" yenye malipo mabaya hutoka nje, na "mikia" na chembe za mafuta na uchafu hufichwa ndani. Sehemu ya uso huoshwa kutoka kwa grisi na uchafu kutokana na ukweli kwamba sabuni hufunga grisi na uchafu wote kwenye micelles kama hiyo.
asidi na afya
Tayari imetajwa kuwa pH ina umuhimu mkubwa kwa mwili wa binadamu. Mbali na njia ya utumbo, ni muhimu kudhibiti index ya asidi katika sehemu nyingine za mwili: damu, mate, ngozi - mazingira ya tindikali na alkali ni ya umuhimu mkubwa kwa michakato mingi ya kibiolojia. Ufafanuzi wao hukuruhusu kutathmini hali ya mwili.
Sasa vipimo vya pH vinazidi kupata umaarufu - kinachojulikana kama vipimo vya haraka vya kuangalia asidi. Ni vipande vya kawaida vya karatasi za kiashirio zima.
