Загальні відомості про водневий показник
ВСТУП
Показниками водного середовища, які прямо або опосередковано впливають на вміст кисню й вуглекислого газу у воді, а отже, мають велике екологічне значення, є рН кислотність і лужність. Оскільки вони тісно пов'язані між собою і є взаємозалежними, логічно розглянути їх разом. Визначення рН водного середовища є показником концентрації у воді іонів водню. Існує шкала значень рН від 0 до 14, згідно з якою водний розчин з рН-7 нейтральний, розчин з рН < 7, кислий, а з рН > 7 — лужний. Для більшості мешканців водних екосистем оптимальне значення рН не повинне значно відхилятися в бік кислотності чи лужності. Так, для більшості риб найсприятливішою є вода, рН якої становить 6,7—8,6. Лише кілька видів риб здатні жити у воді з рН < 5 або > 9, причому ці риби не можуть жити у воді з «нормальним» значенням рН. Значення рН водойми залежить від багатьох факторів, насамперед від вмісту у воді органічних речовин, тобто від того, водойма евтрофічна чи оліготрофічна. Окиснення органічних речовин редуцентами супроводжується виділенням у воду вуглекислого газу, який підвищує кислотність води, а отже, знижує рН. Саме з цієї причини екосистеми оліготрофічних і евтрофічних водойм відрізняються своїм складом. Якщо рН досліджуваної водойми менше ніж 7 або більше за 8,5 і ніяких природних причин цього явища не встановлено, то джерело забруднення водойми буде штучного походження. До промислових підприємств, що найсильніше впливають на рН водних джерел, належать хімічні заводи, заводи штучних добрив, деревообробні і паперові комбінати, молочні комбінати й металургійні підприємства рН водних джерел значною мірою знижують кислотні дощі, головною причиною яких є теплові електростанції і металургійні комбінати. Визначати рН води найзручніше приладами, що називаються рН-метрами. Якщо їх немає, рН вимірюється шляхом хімічного аналізу чи колориметричним методом, що передбачає використання універсального індикатора й кольорового компаратора. Іноземні фірми випускають спеціальні набори, які дають змогу швидко й з достатньою точністю (± 0,5 значення рН) вимірювати цей показник безпосередньо біля водного джерела. Розглянемо дещо детальніше та деякі з методів визначення рН.
Водневий показник (pH-фактор)
pH, Водневий показник — величина, що показує міру активностііонів водню (Н+) в розчині, тобто ступінь кислотності або лужності цього розчину. Для розведених розчинів можна користуватись терміном «концентрація» замість «активність» у цьому визначенні. pH нейтрального розчину становить 7, розчини із більшим значенням водневого показника є лужними, із меншими — кислими.
Водневий показник(pH-фактор) - це міра активності іонів водню в розчині, тобто кількісно виражає кислотність розчину. У дуже розведених розчинах водневий показник еквівалентний концентрації іонів водню. Дорівнює по модулю і протилежний за знаком десятковому логарифму активності водневих іонів, вираженій в молях на один літр:
pH = -lg[H+]
При стандартних умовах значення pH лежить в межах від 0 до 14. У чистій воді, при нейтральному pH, концентрація H+ дорівнює концентрації OH- і становить 1·10-7 моль на літр. Максимально можливе значення pH визначається як сума pH і pOH і дорівнює 14.
Всупереч поширеній думці, pH може змінюватися не тільки в інтервалі від 0 до 14, а може і виходити за ці межі. Наприклад, при концентрації іонів водню [H+] = 10-15 моль/л, pH = 15, при концентрації іонів гідроксиду [OH-] 10 моль/л pOH = -1.
Загальні відомості про водневий показник
Поняття про водневий показник – рН реакції середовища. Водневий показник, pH (вимовляється "пе аш", англійська вимова англ. pH - pi "Пі ейч") - міра активності (в дуже розведених розчинах вона еквівалентна концентрації) іонів водню в розчині, і кількісно виражає його кислотність, обчислюється як негативний (узятий з оберненим знаком) десятковий логарифм активності водневих іонів, вираженої в молях на літр. Це поняття було введено в 1909 датським хіміком Серенсеном. Показник називається pH, за першими літерами латинських слів potentia hydrogeni - сила водню, або pondus hydrogenii - вага водню. Взагалі в хімії поєднанням pX прийнято позначати величину, рівну-lgX, а буква H в даному випадку означає концентрацію іонів водню (H +).У чистій воді при 25 C концентрації іонів водню ([H +]) і гідроксид-іонів ([OH -]) однакові і складають 10 -7 моль / л, це безпосередньо випливає з визначення іонного добутку води, що дорівнює [H +] [OH -] і становить 10 -14 моль / л (при 25 C). Коли концентрації обох видів іонів в розчині однакові, говорять, що розчин має нейтральну реакцію. При додаванні до води кислоти концентрація іонів водню збільшується, а концентрація гідроксид-іонів відповідно зменшується, при додаванні підстави - навпаки, підвищується вміст гідроксид-іонів, а концентрація іонів водню падає. Коли [H +]> [OH -] кажуть, що розчин є кислим, а при [OH -]> [H +] - лужним. Для зручності подання, щоб позбутися негативного показника ступеня, замість концентрацій іонів водню користуються їх десятковим логарифмом, узятим зі зворотним знаком, який власне і є водневим показником - pH. Кілька менше поширення отримала зворотній pH величина - показник основності розчину, pOH, рівна негативному десятковому логарифму концентрації в розчині іонів OH -: як в будь-якому водному розчині при 22 C [H +] [OH -] = 1,0 10 - 14 , Очевидно, що при цій температурі: Значення pH у розчинах різної кислотності Всупереч поширеній думці, pH може змінюватися не тільки в інтервалі від 0 до 14, а може і виходити за ці межі. Наприклад, при концентрації іонів водню [H +] = 10 -15 моль / л, pH = 15, при концентрації гідроксид- іонів 10 моль / л pOH = -1. Так як при 25 C (стандартних умовах) [H +] [OH -] = 10 -14, то зрозуміло, що при цій температурі pH + pOH = 14. Так як в кислих розчинах [H +]> 10 -7, то pH кислих розчинів pH 7, pH нейтральних розчинів дорівнює 7. При більш високих температурах константа електролітичної дисоціації води підвищується, відповідно збільшується іонний добуток води, тому нейтральній виявляється pH
| Розглянемо деякі значення pH | |
| Речовина | pH |
| Електроліти в свинцевих акумуляторах | <1,0 |
| Шлунковий сік | 1,0 — 2,0 |
| Лимонний сік (5% розчин лимонної кислоти) | 2,0 ± 0,3 |
| Харчовий оцет | 2,4 |
| Кока-кола | 3,0 ± 0,3 |
| Яблучний сік | 3,0 |
| Пиво | 4,5 |
| Кава | 5,0 |
| Шампунь | 5,5 |
| Чай | 5,5 |
| Шкіра здорової людини | 5,5 |
| Кислотні дощі | < 5,6 |
| Слина | 6,35 — 6,85 |
| Молоко | 6,6-6,9 |
| Чиста вода | 7,0 |
| Кров | 7,36 — 7,44 |
| Морська вода | 8,0 |
| Мило (жирове) для рук | 9,0 — 10,0 |
| Нашатирний спирт | 11,5 |
| Відбілювач (хлорне вапно) | 12,5 |
| Концентровані розчини лугів | >13 |
Для нейтральних розчинів значення pH рівне 7, для лужних — більше 7, для кислих — менше.