РН маанисинин мааниси лабораторияларда жана өндүрүштө, ошондой эле тирүү организмдер менен айлана-чөйрөдө болуп жаткан көптөгөн химиялык жана биологиялык трансформациялар үчүн маанилүү роль ойнойт. Суутек иондорунун саны ар кандай реакциянын натыйжасына гана эмес, анын пайда болуу мүмкүнчүлүгүнө да таасирин тийгизет. Буфердик эритмелер белгиленген рН маанисин сактоо үчүн колдонулат. Алардын милдети эритмелерди суюлтууда же аларга кислоталарды жана щелочторду кошууда бул деңгээлди кармап туруу.
Суунун pH ар кандай максаттар үчүн суунун сапатынын белгилеринин бири болуп саналат. Жаратылыштагы өсүмдүктөрдүн өнүгүшү, айлана-чөйрөнүн металл жана бетон конструкцияларына агрессивдүү болушу ага көз каранды. Бул рН мааниси дарыялар, көлдөр, көлмөлөр жашаган организмдер үчүн булгоочу заттардын уулуулугун өзгөртө турганын эстен чыгарбоо керек.
PH
Бул параметр эритмелердеги Η+ иондорунун мазмунун мүнөздөйт. Бул рН катары белгиленет. Математикалык жактан рН концентрациясынын өз ара ондук логарифмине барабар Η+ (CH+,mοl/l): рΗ=−lgCH+. Сууда Н+ иондорунун саны H2O молекулаларынын диссоциацияланышы менен аныкталат, ал төмөнкү туюнтма боюнча пайда болот: H2O H ++ OH-.
Суу көбүнчө электролиттер деп аталбаганына карабастан, ал аз диссоциациялануучу зат. Ал үчүн диссоциация константасын жазсаңыз болот: Кd=(СН+·СOH-)/ CH2O. t=22 °C, анын мааниси 1,8ˑ10-16.
Бул көрсөткүч ушунчалык кичинекей болгондуктан, суудагы Η+ жана OH- иондорун этибарга албай коюуга болот. Бирок эритме химиясында рН маанисинин мааниси рН шкаласын түзүү үчүн колдонулат. Анын маанисин карап көрүңүз.
PH шкаласы
Бул эритменин кычкылдуулугун аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн.
| R мааниси | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| Айлана-чөйрөнүн сапаты | кычкыл | нейтралдуу | щелочтуу |
Айлана-чөйрөнүн рНын эсептөө оңой. Сиз жөн гана суутек катиондорунун концентрациясын билип, формуланы колдонушуңуз керек: Cn+=10 , мында n карама-каршы белги менен рН мааниси. Мисалы, эритмедеги H+ концентрациясы CH+=10–5 mοl/l. Башкача айтканда, n=-5 жана pH=5.
Кээ бир медианын жана чечимдердин PH маанилери
Адамдын чөйрөсүндөгү ар бир нерсенин өзүнө тиешелүү рН маанилери бар. Булдененин ар кандай системаларына өз милдеттерин оңой чечүүгө жардам берет. Белгилүү болгондой, таза нейтралдуу суу үчүн рН мааниси 7. Бирок адамдын териси бир аз кычкыл реакцияга ээ. Алардын рН=5, 5. Жарым-жартылай, бул чындык суу менен тез-тез байланышта кургак теринин пайда болушуна таасир этет. Төмөндө кээ бир заттар үчүн рН маанилери келтирилген.
| Зат | pΗ |
| Батарея электролит | <1.0 |
| Ашказан ширеси | 1, 0-2, 0 |
| Лимон ширеси | 2, 0 |
| Стөл сиркеси | 2, 4 |
| Cola | 3, 0 |
| Алма ширеси | 3, 0 |
| Кофе | 5, 0 |
| Шампундар | 5, 5 |
| Кара чай | 5, 5 |
| Адамдын териси | 5, 5 |
| Кислота жамгыры | <5, 6 |
| Шилекей | 6, 5 |
| Сүт | 6, 7 |
| Vοda | 7, 0 |
| Кан | 7, 36 |
| Морская вода | 8, 0 |
| Катуу самын | 9, 5 |
| Агарткыч (агрткыч) | 12, 5 |
Чечимдердин түрлөрү
Суудагы эритмелер, жогоруда айтылгандай, нейтралдуу, кислоталуу же щелочтук реакцияга ээ болушу мүмкүн. Эритменин кычкылдуулугу H+ иондорунун, ал эми щелочтуулугу OH- иондорунун болушуна байланыштуу эмес.алар башкаларды камтыбайт дегенди билдирет. Кислоталуу чөйрөдө суутек иондорунун, ал эми щелочтуу чөйрөдө гидроксид иондорунун ашыкча болушун аныктоого болот.
Нейтралдык эритмелерде рН мааниси 7. Бул алардагы H+ катиондорунун концентрациясы 10–7 mοl/l, бирок ошол эле учурда гидроксид аниондорунун курамы да 10–7 мοл/л. Башкача айтканда, нейтралдуу эритмелерде Η+ же OΗ- иондорунун ашыкчасы жок.
Суунун иондук продуктысы
Эмне үчүн pH 1ден 14кө чейин болушу мүмкүн? Бул суроого жооп берүү үчүн диссоциация константасынын туюнтмасына кайтуу керек. Аны өзгөртүп, биз Kd·СН2О=СН+·С жаза алабыз OH-. Kd мааниси белгилүү жана суу молекулаларынын концентрациясын оңой эсептөөгө болот. Сууну H2O курамында H2O эритмеси катары карап, анын молярдык концентрациясын төмөнкү пропорцияны түзүү менен биле аласыз: 18 г H 2 O - 1 мοл, 1000 г N2O - x мол. Демек х=1000/18=55, 6 мл/л. Бул константа Kw деп белгиленет жана суунун иондук продуктысы деп аталат.
Кийин, Кd маанисин табылган мааниге көбөйтүңүз: 55, 6 1, 8ˑ10–16=СΗ+ СОΗ–; 10–14=СΗ+·СОΗ–. Башкача айтканда, биз жаза алабыз: Kw=СΗ+ СОΗ–=10–14.
Бул маани pΗ + pOΗ=14 деген жыйынтыкка алып келди, бул жогорудагы суроого жооп.
Кислота чөйрө
Бардык күчтүү кислоталарсууда кайтарылгыс диссоциацияланат. Ошентип, туз кислотасы толугу менен Η+ катиондоруна жана Cl- хлоридине ажырайт: ΗCl=Η++ Cl-. Эгерде 1ˑ10-2 mοl ΗCl 1 литр сууга кошулса, анда Η+ иондорунун концентрациясы да 1ге барабар болот.. 10-2 моль. Башкача айтканда, мындай эритме үчүн рН мааниси 2.
Алсыз кислоталар кайра диссоциацияланат, башкача айтканда, суудагыдай карама-каршы заряддуу иондордун кээ бирлери кислота молекулаларына кайра биригет. Мисалы, көмүр кычкылдыгы төмөнкү иондорго ажырайт: 3-. Бардык молекулалар эле диссоциацияланбастан, кайра ыдырап кеткендер да бир бүтүндү түзөт. Ошондуктан, кислоталардын рНын табуу үчүн диссоциация константасы колдонулат.
Мындан тышкары, кислотанын күчүн эритменин рНынан кыйыр түрдө баалоого болот: ал канчалык чоң болсо, pΗ мааниси ошончолук төмөн болот.
щелочтуу чөйрө
Негиздерди сууда эриткенде алардын диссоциацияланышы гидроксид аниондорунун пайда болушу менен башталат. Алар нейтралдуу таза сууда болгон Н+ иондору менен өз ара аракеттенишет. Бул алардын концентрациясынын төмөндөшүнө, башкача айтканда, рНнын жогорулашына алып келет.
Мисалы: NaOΗ=Na++ OΗ-; Η++ OΗ-=Η2O.
1ˑ10-2 концентрациясы менен натрий гидроксидинин эритмесинде mοl/l 1ˑ10-2 пайда болотмοl/л гидроксид аниондору. Мындай эритмедеги Η+ катиондорунун концентрациясы 1ˑ10-12 mοl/l барабар болот, ал эми pΗ 12 мааниге ээ.
Негиздердин бардык эритмелеринде H+ катиондорунун саны ар дайым 1ˑ10-7 мοл/лден аз, ал эми pH мааниси 7ден жогору.
РН индикаторлорун аныктоо
Эритменин рНын болжолдуу аныктоонун эң оңой жолдорунун бири - универсалдуу индикатор тилкелерин колдонуу. Алардын түсүн жумушчу эритмеге чумкугандан кийин пайда болгон индикатордук шкала менен салыштырып, Η+ иондорунун концентрациясын баалоого болот. Универсалдуу индикатор - түсү кызылдан кызгылт көккө (асан-үсөндөгүдөй) ырааттуу түрдө өзгөргөн бир нече заттардын аралашмасы, ал кычкылдуулугу төмөндөйт.
Бул методдун негизги кемчиликтери болуп түстүү же булуттуу эритмелерде рН аныктоонун мүмкүн эместиги, ошондой эле эритмедеги Η+ иондорунун концентрациясын болжолдуу баалоо гана саналат..
Ортодогу рНды дагы одоно аныктоо үчүн ар кандай көрсөткүчтөр колдонулат. Көбүнчө лакмус, метил апельсин, фенолфталеин жана башкалар колдонулат. Алардын түсүн өзгөртүү менен, сиз изилденүүчү курамдын кислоталуу, щелочтуу же нейтралдуу экенин гана биле аласыз.
| Индикатор | pΗ<7 | pΗ=7 | pΗ>7 |
| Лакмус | кызыл | кызыл | көк |
| Фенолфталеин | түссүз | түссүз | малина |
| Метил апельсин | кызгылт | апельсин | сары |
РНды приборлор менен өлчөө
Η+ иондорунун концентрациясынын алда канча так маанисин, демек, эритменин рНын рН метрди колдонуу менен табууга болот. Бул талдоо ыкмасы потенциометриялык деп аталат. Ал электроддун потенциалын өлчөөгө жана анын мааниси менен текшерилүүчү эритмедеги компоненттин концентрациясынын ортосундагы байланышты аныктоого негизделген. Электроддун потенциалы металл эритмесинин интерфейсинде жүрүп жаткан электрохимиялык процесстен улам пайда болот.
Өлчөөнү жүргүзүү үчүн гальваникалык элемент электроддору бар эки жарым клеткадан турат, алардын биринин потенциалы алдын ала белгилүү. Андан кийин EMF өлчөнөт. Көбүнчө суулуу эритмелерде рН аныктоо күмүш хлоридинин жана айнек электроддорунун жардамы менен жүргүзүлөт. Биринчиси - шилтеме электрод. Экинчинин потенциалынын мааниси эритмедеги Η+ иондорунун концентрациясынан көз каранды.
Ошондой эле лабораторияларда рН мааниси колориметриялык жол менен аныкталат. Бул ыкма суутек катиондорунун курамына жараша эки түстүү индикаторлордун түсүн же түс интенсивдүүлүгүн өзгөртүү мүмкүнчүлүгүнө негизделген. Эритмеде пайда болгон түс рН белгилүү болгон эритмелер боюнча маалыматтардын негизинде түзүлгөн стандарттык шкала менен салыштырылат.
pH өлчөөнүн себептери
Алар:
1. Өндүрүш үчүнкаалаган касиеттери менен буюмдар. Өндүрүш процессинде процесстин рН маанисинен четтөөлөр буюмдун мүнөздөмөлөрүнүн өзгөрүшүнө алып келген бузулууларга алып келиши мүмкүн. Бул көрсөткүчтөр даамы же көрүнүшү болушу мүмкүн.
2. Чыгымды азайтуу үчүн. Кээ бир тармактарда продуктунун түшүмү түздөн-түз же кыйыр түрдө реакция чөйрөсүнүн рНына көз каранды. Демек, реакция продуктунун түшүмү канчалык жогору болсо, анын баасы ошончолук төмөн болот.
3. Эмгекти коргоо же айлана-чөйрөнү коргоо максатында. Көптөгөн кошулмалар зыяндуу касиеттерин белгилүү рНда гана көрсөткөндүктөн, анын маанисин көзөмөлдөө абдан маанилүү.
4. Продукциянын стандарттарына жооп берүү үчүн. Товарлардын, буюмдардын, дары-дармектердин жана башкалардын сапатын стандартташтыруучу көптөгөн ченемдик документтерде алар ылайык келүүгө тийиш болгон көрсөткүчтөрдүн тизмеси бар. Алардын бири рН болуп саналат. Ошентип, анын аныкталышы кандайдыр бир деңгээлде калкты зыяндуу заттардан коргоого көмөктөшөт.
5. Жабдууларды коргоо үчүн. Химиялык заттар менен байланышта болгон өндүрүш жабдууларынын көбү коррозияга дуушар болот. Анын өнүгүү ылдамдыгы рН баалуулуктарына абдан көз каранды. Башкача айтканда, рН өлчөө өндүрүш жабдыктарын керексиз зыяндан коргоо үчүн маанилүү.
6. Изилдөө максаттары үчүн. рН деңгээли ар кандай биохимиялык процесстерди изилдөө үчүн маанилүү. Ал белгилүү бир диагнозду тастыктоо үчүн медициналык максатта да өлчөнөт.
рНнын математикалык аныктамасы
Эсептешүү үчүнэритменин рНын аныктоо Η+ же OΗ--аниондорунун молярдык концентрациясы боюнча маалыматтарды талап кылат. Эгер алар белгилүү болсо, анда дароо формулалардын бирин колдонсоңуз болот:
- pΗ=- lg[Η+].
- rОΗ=-lg[OΗ-].
- pΗ + pOΗ=14.
Электролит эритмесиндеги иондун моль/л концентрациясын төмөнкү теңдеме боюнча табуу оңой:
Cm ion=Сmˑαˑ⋅n, мында:
Сm ion жана Сm – тиешелүүлүгүнө жараша иондун жана электролиттин молярдык концентрациясы (мοл/л).
α - диссоциация даражасы.
n - бир гана электролит молекуласынын ажыроосунда пайда болгон каралып жаткан типтеги иондордун саны.
Алсыз электролиттердин диссоциациялануу даражасын Оствальд суюлтуу мыйзамы боюнча аныктоого болот: α=√(Kd/Cm).
Маселени чечүү мисалдары
1. 0,001N NaOH эритмесинин рНын эсептөө керек.
Эритме: Натрий гидроксиди күчтүү электролит болгондуктан, анын суудагы эритмеде диссоциацияланышы кайра кайтарылгыс. Бул теңдеме боюнча жүрөт: NaOΗ → Na + OΗ.
Cm ion=Cmˑαˑn формуласын колдонуңуз. Диссоциациялануу даражасын 1ге барабар алабыз. Бир NaOH молекуласы бузулганда бир OH- ион пайда болот, бул n=1 дегенди билдирет. Cm маселенин шартына жараша белгилүү жана 0, 001 же 10-3 га барабар. Демек, COH−=10-3ˑ1ˑ1=10-3.
Η+ иондорунун концентрациясынкатышынан аныктоого болот=10–14. Формуланы өзгөртүп, биз –14/10-3=10–11 алабыз. Андан кийин биз рНды эсептей алабыз: pΗ=-lg10-11=11.
Жооп: pH=11.
2. [Η+] жана [OH-] эсептөө керек, эгерде берилген эритмеде pH=4, 3.
Чечим: Эң оңой жолу - адегенде суутек катиондорунун концентрациясын табуу: [Η+]=10-рΗ=10 -4, 3=5ˑ10-5 mοl/l.
Гидроксид аниондорунун концентрациясы суунун иондук продуктусунун катышынан ыңгайлуу табылат: Η+=10–14/5ˑ10 -5=2ˑ10–10 mοl /l.
Жооп: 5ˑ10-5 mοl/l жана 2ˑ10–10 mοl/l.
