pH qiymatining qiymati laboratoriyalarda va ishlab chiqarishda, shuningdek, tirik organizmlar va atrof-muhitda sodir bo'ladigan ko'plab kimyoviy va biologik o'zgarishlar uchun muhim rol o'ynaydi. Vodorod ionlarining soni nafaqat har qanday reaktsiyaning natijasiga, balki uning paydo bo'lish ehtimoliga ham ta'sir qiladi. Belgilangan pH qiymatini saqlab qolish uchun bufer eritmalari qo'llaniladi. Ularning vazifasi eritmalarni suyultirish yoki ularga kislotalar va ishqorlar qo'shganda bu darajani saqlab qolishdir.
Suvning pH darajasi turli maqsadlar uchun suv sifatining belgilaridan biridir. Tabiatda o'simliklarning rivojlanishi, atrof-muhitning metall va beton konstruktsiyalarga tajovuzkorligi unga bog'liq. Shuni esda tutish kerakki, pH qiymati daryolar, ko'llar va hovuzlarda yashovchi organizmlar uchun ifloslantiruvchi moddalarning toksikligini o'zgartiradi.
PH
Bu parametr eritmalardagi D+ ionlarining tarkibini tavsiflaydi. Bu pH sifatida belgilanadi. Matematik jihatdan, pH konsentratsiyaning o'zaro o'nlik logarifmiga tengdir D+ (CH+,mol/l): ro=−lgCH+. Suvdagi H+ ionlarining soni H2O molekulalarining dissotsiatsiyasi bilan aniqlanadi, bu ifodaga koʻra yuzaga keladi: H2O H ++ OH-.
Suv odatda elektrolitlar deb atalmasligiga qaramay, u past dissotsiatsiyalanuvchi moddadir. Buning uchun dissotsiatsiya konstantasini yozishingiz mumkin: Kd=(SN+·SOH-)/ CH2O. t=22 °C da uning qiymati 1,8ˑ10-16.
Bu raqam shunchalik kichikki, suvdagi Η+ va OH- ionlarini e'tiborsiz qoldirish mumkin. Ammo eritmalar kimyosida pH qiymatining qiymati pH shkalasini yaratish uchun qo'llaniladi. Uning ma'nosini ko'rib chiqing.
PH shkalasi
U eritmaning kislotaliligini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.
| R qiymati | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| Atrof-muhit sifati | nordon | neytral | ishqoriy |
Atrof-muhitning pH qiymatini hisoblash oson. Siz shunchaki vodorod kationlarining kontsentratsiyasini bilishingiz va quyidagi formuladan foydalanishingiz kerak: Cn+=10 , bu erda n - qarama-qarshi belgili pH qiymati. Masalan, eritmadagi H+ ning konsentratsiyasi CH+=10–5 mol/l.. Ya'ni, n=-5 va pH=5.
Ba'zi media va yechimlarning PH qiymatlari
Inson muhitidagi har bir narsa o'ziga xos pH qiymatlariga ega. Butananing turli tizimlariga o'z vazifalarini osonroq bajarishga yordam beradi. Ma'lumki, toza neytral suv uchun pH qiymati 7. Biroq, inson terisi ozgina kislotali reaktsiyaga ega. Ularning pH=5, 5. Qisman, bu haqiqat suv bilan tez-tez aloqada bo'lgan quruq terining ko'rinishiga ta'sir qiladi. Quyida ayrim moddalar uchun pH qiymatlari keltirilgan.
| modda | p |
| Batareya elektrolitlari | <1.0 |
| Oshqozon sharbati | 1, 0-2, 0 |
| Limon sharbati | 2, 0 |
| Stol sirkasi | 2, 4 |
| Cola | 3, 0 |
| Olma sharbati | 3, 0 |
| Qahva | 5, 0 |
| Shampunlar | 5, 5 |
| Qora choy | 5, 5 |
| Inson terisi | 5, 5 |
| Kislotali yomg'ir | <5, 6 |
| So'lak | 6, 5 |
| Sut | 6, 7 |
| Voda | 7, 0 |
| Qon | 7, 36 |
| Morskaya voda | 8, 0 |
| Qattiq sovun | 9, 5 |
| Oqartiruvchi (oqartuvchi) | 12, 5 |
Yechim turlari
Suvli eritmalar, yuqorida aytib o'tilganidek, neytral, kislotali yoki ishqoriy reaksiya muhitiga ega bo'lishi mumkin. Eritmaning kislotaliligi H+ ionlarining, ishqoriyligi esa OH- ionlarining mavjudligi bilan bog‘liq emas.ular boshqalarni o'z ichiga olmaydi, degan ma'noni anglatadi. Kislotali muhitda vodorod ionlarining ko'pligini, ishqoriy muhitda esa gidroksid ionlarining ko'pligini aniqlash mumkin.
Neytral eritmalarda pH qiymati 7. Bu ulardagi H+ kationlarining konsentratsiyasi 10–7 ekanligini bildiradi. mol/l, lekin shu bilan birga gidroksid anionlarining tarkibi ham 10–7 mol/l ni tashkil qiladi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, neytral eritmalarda D+ yoki O'- ionlari ortiqcha bo'lmaydi.
Suvning ion mahsuloti
Nima uchun pH 1 dan 14 gacha bo'lishi mumkin? Bu savolga javob berish uchun dissotsiatsiya konstantasi ifodasiga qaytishga arziydi. Uni o‘zgartirib, biz Kd·SN2O=SN+·S yozishimiz mumkin. OH-. Kd qiymati ma'lum va suv molekulalarining kontsentratsiyasini osongina hisoblash mumkin. Suvni H2O ning H2O dagi eritmasi sifatida hisobga olsak, uning molyar konsentratsiyasini quyidagi nisbatni tuzish orqali bilib olishingiz mumkin: 18 g H 2 O - 1 mol, 1000 g N2O - x mol. Demak, x=1000/18=55, 6 ml/l. Bu doimiy Kw bilan belgilanadi va suvning ion mahsuloti deb ataladi.
Keyin, Kd qiymatini topilgan qiymatga ko'paytiring: 55, 6 1, 8ˑ10–16=SD+ SO–; 10–14=SD+·SO–. Ya'ni, biz yozishimiz mumkin: Kw=SL+ SO–=10–14.
Bu qiymat pΗ + pOΗ=14 degan xulosaga olib keldi, bu yuqoridagi savolga javobdir.
Kislota muhiti
Barcha kuchli kislotalarsuvda qaytmas dissotsiatsiyalanadi. Shunday qilib, xlorid kislota to'liq parchalanadi K+ va xlorid anionlari Cl-: ΗCl=Η++ Cl-. Agar 1 litr suvga 1ˑ10-2 mol Ηl qo’shilsa, u holda D+ ionlarining konsentratsiyasi ham 1 ga teng bo’ladi.. 10-2 mol. Ya'ni, bunday eritma uchun pH qiymati 2.
Kuchsiz kislotalar teskari dissotsiatsiyalanadi, ya'ni suvdagi kabi qarama-qarshi zaryadlangan ionlarning bir qismi kislota molekulalariga qayta birlashadi. Masalan, karbonat kislota quyidagi ionlarga parchalanadi: 3-. Nafaqat barcha molekulalar dissotsiatsiyalanmaydi, balki yana parchalangan molekulalar ham bir butunlikni hosil qiladi. Shuning uchun kislotalarning pH qiymatini topish uchun dissotsilanish konstantasi ishlatiladi.
Bundan tashqari, kislotaning kuchini bilvosita eritmaning pH qiymatidan aniqlash mumkin: u qanchalik katta bo'lsa, pΗ qiymati shunchalik past bo'ladi.
Ishqoriy muhit
Asoslarni suvda eritganda, ularning dissotsiatsiyasi gidroksid anionlarining paydo bo'lishi bilan boshlanadi. Ular neytral toza suvda mavjud bo'lgan H + ionlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bu ularning konsentratsiyasining pasayishiga, ya'ni pH ning oshishiga olib keladi.
Masalan: NaOΗ=Na++ OH-; D++ O-=Η2O.
Natriy gidroksid eritmasida konsentratsiyasi 1ˑ10-2 mol/l 1ˑ10-2 paydo bo'ladi.mol/l gidroksid anionlari. Bunday eritmadagi D+ kationlarining konsentratsiyasi 1ˑ10-12 mol/l ga, p ning qiymati esa 12 ga teng bo’ladi.
Asoslarning barcha eritmalarida H+ kationlari soni har doim 1ˑ10-7 mol/l dan kam, va pH qiymati 7 dan katta.
pH ko'rsatkichlarini aniqlash
Eritmaning pH qiymatini taxminan aniqlashning eng oson usullaridan biri universal indikator chiziqlaridan foydalanishdir. Ularning rangini ishchi eritma ichiga tushirilgandan keyin paydo bo'ladigan indikator shkalasi bilan taqqoslab, ionlarning konsentratsiyasini aniqlash mumkin E+. Umumjahon indikator bir necha moddalar aralashmasidan iborat boʻlib, ular rangini qizildan binafsha rangga (kamalakdagi kabi) ketma-ket oʻzgartirib, kislotaligi pasayadi.
Usulning asosiy kamchiliklari rangli yoki loyqa eritmalarda pH ni aniqlashning mumkin emasligi, shuningdek, eritmadagi ionlari konsentratsiyasini faqat taxminiy baholanishidir..
Muhitning pH qiymatini yanada qo'polroq aniqlash uchun turli ko'rsatkichlar qo'llaniladi. Eng ko'p ishlatiladigan lakmus, metil apelsin, fenolftalein va boshqalar. Ularning rangini o‘zgartirish orqali siz faqat o‘rganilayotgan kompozitsiyaning kislotali, ishqoriy yoki neytral ekanligini aniqlashingiz mumkin.
| Indikator | p<7 | pΗ=7 | p>7 |
| Litmus | qizil | binafsharang | koʻk |
| Fenolftalein | rangsiz | rangsiz | malina |
| Metil apelsin | pushti | apelsin | sariq |
PH ni asboblar bilan oʻlchash
E+ ionlari konsentratsiyasining aniqroq qiymatini va shuning uchun eritmaning pH qiymatini pH o'lchagich yordamida topish mumkin. Ushbu tahlil usuli potentsiometrik deb ataladi. U elektrod potentsialini o'lchash va uning qiymati va tekshirilayotgan eritmadagi komponentning konsentratsiyasi o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlashga asoslangan. Elektrod potentsiali metall eritma interfeysidagi elektrokimyoviy jarayon tufayli yuzaga keladi.
O'lchovni amalga oshirish uchun galvanik element elektrodlari bo'lgan ikkita yarim hujayradan iborat bo'lib, ulardan birining potentsiali oldindan ma'lum. Keyin EMF o'lchanadi. Ko'pincha suvli eritmalarda pH ni aniqlash kumush xlorid va shisha elektrodlar yordamida amalga oshiriladi. Birinchisi - mos yozuvlar elektrod. Ikkinchisining potentsial qiymati eritmadagi D+ ionlarining konsentratsiyasiga bog'liq.
Shuningdek, laboratoriyalarda pH qiymati kolorimetrik tarzda aniqlanadi. Bu usul ikki rangli indikatorlarning vodorod kationlari tarkibiga qarab rangini yoki rang intensivligini o'zgartirish qobiliyatiga asoslangan. Eritmada paydo bo'ladigan rang pH qiymati ma'lum bo'lgan eritmalar haqidagi ma'lumotlar asosida tuzilgan standart shkala bilan taqqoslanadi.
pH ni oʻlchash sabablari
Ular:
1. Ishlab chiqarish uchunkerakli xususiyatlarga ega mahsulotlar. Ishlab chiqarish jarayonida jarayonning pH qiymatidan og'ish mahsulot xususiyatlarining o'zgarishiga olib keladigan buzilishlarni keltirib chiqarishi mumkin. Bu koʻrsatkichlar taʼm yoki tashqi koʻrinish boʻlishi mumkin.
2. Narxlarni kamaytirish uchun. Ba'zi sanoat tarmoqlarida mahsulot unumi bevosita yoki bilvosita reaksiya muhitining pH ga bog'liq. Shunga ko'ra, reaksiya mahsulotining rentabelligi qanchalik yuqori bo'lsa, uning narxi shunchalik past bo'ladi.
3. Mehnat yoki atrof-muhitni muhofaza qilish maqsadlarida. Ko'pgina birikmalar faqat ma'lum bir pH darajasida zararli xususiyatlarini ko'rsatganligi sababli, uning qiymatini nazorat qilish juda muhimdir.
4. Mahsulot standartlariga javob berish uchun. Tovarlar, mahsulotlar, dori-darmonlar va boshqalar sifatini standartlashtiruvchi ko'plab me'yoriy hujjatlarda ular mos kelishi kerak bo'lgan ko'rsatkichlar ro'yxati mavjud. Ulardan biri pH hisoblanadi. Shunday qilib, uning ta'rifi ma'lum darajada aholini zararli moddalardan himoya qilishga yordam beradi.
5. Uskunani himoya qilish uchun. Kimyoviy moddalar bilan aloqa qiladigan ko'pgina ishlab chiqarish uskunalari korroziyaga moyil. Uning rivojlanish tezligi pH qiymatlariga juda bog'liq. Boshqacha qilib aytganda, pH o'lchovi ishlab chiqarish uskunasini keraksiz shikastlanishdan himoya qilish uchun muhimdir.
6. Tadqiqot maqsadlari uchun. PH darajasi turli xil biokimyoviy jarayonlarni o'rganish uchun muhimdir. Shuningdek, u muayyan tashxisni tasdiqlash uchun tibbiy maqsadlarda ham o'lchanadi.
pH ning matematik ta'rifi
Hisoblash uchuneritmaning pH qiymatini aniqlash uchun Η+ yoki O--anion kationlarining molyar konsentratsiyasi haqidagi ma'lumotlar kerak bo'ladi. Agar ular ma'lum bo'lsa, siz darhol formulalardan birini ishlatishingiz mumkin:
- pė=- lg[Η+].
- rOΗ=-lg[OΗ-].
- pΗ + pOΗ=14.
Elektrolit eritmasidagi ionning mol/l dagi konsentratsiyasini quyidagi tenglama orqali topish oson:
Cm ion=Smˑaˑ⋅n, bu erda:
Sm ion va Sm - mos ravishda ion va elektrolitlarning molyar konsentratsiyasi (mol/l).
a - dissotsiatsiya darajasi.
n - faqat bitta elektrolit molekulasi parchalanishi paytida hosil boʻladigan koʻrib chiqilayotgan turdagi ionlar soni.
Kuchsiz elektrolitlarning dissotsilanish darajasini Ostvald suyultirish qonuni bilan aniqlash mumkin: a=√(Kd/Cm).
Muammo yechishga misollar
1. 0,001N NaOH eritmasining pH qiymatini hisoblash kerak.
Eritmasi: Natriy gidroksidi kuchli elektrolit boʻlgani uchun uning suvli eritmadagi dissotsiatsiyasi qaytmas. Bu tenglama bo'yicha ketadi: NaOΗ → Na + OΗ.
Cm ion=Cmˑaˑn formulasidan foydalaning. Dissotsilanish darajasini 1 ga teng olamiz. Bitta NaOH molekulasi vayron qilinganda bitta OH- ioni hosil bo'ladi, bu n=1 degan ma'noni anglatadi. Muammoning shartiga ko'ra Cm ma'lum va 0, 001 yoki 10-3 ga teng. Demak, COH−=10-3ˑ1ˑ1=10-3.
D+ ionlarining konsentratsiyasinimunosabatidan aniqlash mumkin=10–14. Formulani o'zgartirib, biz -14/10-3=10–11 olamiz. Keyinchalik, pH ni hisoblashimiz mumkin: pΗ=-lg10-11=11.
Javob: pH=11.
2. Agar berilgan eritmada pH=4, 3 boʻlsa, [Η+] va [OH-] ni hisoblash talab qilinadi.
Yechish: Eng oson yoʻli avval vodorod kationlarining konsentratsiyasini topishdir: [Η+]=10-r=10 -4, 3=5ˑ10-5 mol/l.
Gidroksid anionlarining kontsentratsiyasi suvning ion mahsulotiga nisbatidan qulay tarzda topiladi: D+=10–14/5ˑ10 -5=2ˑ10–10 mol /l.
Javob: 5ˑ10-5 mol/l va 2ˑ10–10 mol/l.
