Кислоталар жана щелочтор бир шкаладагы эки экстремалдык позиция: алардын касиеттери (толугу менен карама-каршы) бирдей маани - суутек иондорунун концентрациясы (H+) менен аныкталат. Бирок, өз алдынча бул сан өтө ыңгайсыз: суутек иондорунун концентрациясы жогору болгон кислоталуу чөйрөдө да бул сан бирдиктин жүздөн, миңден бир бөлүгүн түзөт. Ошондуктан, ыңгайлуулук үчүн, алар минус бирге көбөйтүлгөн бул маанинин ондук логарифмасын колдонушат. Бул pH (potentia Hydrogen) же суутек көрсөткүчү деп айтуу салтка айланган.
Түшүнүктүн пайда болушу
Жалпысынан, кислоталуу чөйрө жана щелочтук чөйрө суутек иондорунун H + концентрациясы менен аныкталат жана алардын концентрациясы канчалык жогору болсо, эритме ошончолук кислоталуу болот (жана тескерисинче, H + ошончолук төмөн болот. концентрация, чөйрө канчалык щелочтуу жана карама-каршы OH иондорунун концентрациясы ошончолук жогору болсо -), илимге көптөн бери белгилүү. Бирок 1909-жылы гана даниялык химик Соренсен биринчи жолу изилдөөсүн жарыялаган, анда ал суутек индекси - PH түшүнүгүн колдонгон, кийинчерээк pH менен алмаштырылган.
Кычкылдуулукту эсептөө
рН индексин эсептөөдө, эритмедеги суунун молекулалары өтө аз санда болсо дагы, иондорго диссоциацияланат деп болжолдонот. Бул реакция суудагы автопротолиз деп аталат:
H2O H+ + OH-
Реакция кайра кайтарылат, ошондуктан ал үчүн тең салмактуулук константасы аныкталган (ар бир компоненттин орточо концентрацияларын көрсөтүү). Бул жерде стандарттык шарттар үчүн константтын мааниси - температура 22 °C.
Төмөндө чарчы кашаанын ичинде - көрсөтүлгөн компоненттердин молярдык концентрациялары. Суунун молярдык концентрациясы болжол менен 55 моль/литрди түзөт, бул экинчи даражадагы маани. Демек, H+ жана OH- иондорунун концентрацияларынын продуктусу болжол менен 10-14. Бул маани суунун иондук продуктысы деп аталат.
Таза сууда суутек иондорунун жана гидроксид иондорунун концентрациясы 10-7. Демек, суунун рН мааниси болжол менен 7 болот. Бул рН мааниси нейтралдуу чөйрө катары кабыл алынат.
Андан кийин, сиз суудан алыстап, кандайдыр бир кислотанын же щелочтун эритмесин карап чыгышыңыз керек. Мисалы, уксус кислотасын алалы. Суунун иондук продуктысы өзгөрүүсүз калат, бирок H+ жана OH- иондорунун ортосундагы тең салмактуулук мурункуга карай жылыйт: суутек иондору жарым-жартылай диссоциацияланган уксус кислотасынан келип чыгат жана "кошумча" гидроксид иондору диссоциацияланбаган суу молекулаларына кирет. Ошентип, суутек иондорунун концентрациясы жогору жана рН төмөн болот (зарыл эмеслогарифм минус белгиси менен алынганын унутпаңыз). Демек, кислота жана щелочтук рН менен байланышкан. Жана алар төмөнкүдөй түрдө байланышкан. рН канчалык төмөн болсо, чөйрө ошончолук кислоталуураак болот.
Кычкылдык касиеттери
Кислоталуу чөйрөлөр рН 7ден төмөн болгон эритмелер. Белгилей кетчү нерсе, суунун иондук продуктусунун мааниси биринчи караганда рН маанилерин 1ден 14кө чейинки диапазондо чектейт, чындыгында, рН бирден аз (жана нөлдөн да аз) жана 14төн жогору болгон эритмелер бар. Мисалы, күчтүү кислоталардын (күкүрттүү, туздуу) концентрацияланган эритмелеринде рН -2ге жетиши мүмкүн.
Кээ бир заттардын эригичтиги бизде кислоталуу же щелочтуу чөйрөгө ээ болушуна жараша болушу мүмкүн. Мисалы, металл гидроксиддерин алалы. Эригичтик эригичтик продуктунун мааниси менен аныкталат, ал структурасы боюнча суунун иондук продуктусу менен бирдей: көбөйтүлгөн концентрациялар. Гидроксид учурда эригичтик продукт металл ионунун концентрациясын жана гидроксид иондорунун концентрациясын камтыйт. Суутек иондору ашыкча болгон учурда (кислоталуу чөйрөдө) алар чөкмөдөн гидроксид иондорун активдүүрөөк "чыгарып", ошону менен тең салмактуулукту эриген формага жылдырып, чөкмөнүн эригичтигин жогорулатат.
Ошондой эле адамдын тамак сиңирүү трактында кычкыл чөйрө бар экенин белгилей кетүү керек: ашказан ширесинин рНы 1ден 2ге чейин. Бул көрсөткүчтөрдөн өйдө же ылдый четтөө ар кандай оорулардын белгиси болушу мүмкүн.
Шелочтуу чөйрөнүн касиеттери
Бщелочтуу чөйрөдө рН мааниси 7ден жогору маанилерди алат. Ыңгайлуу болуу үчүн гидроксид иондорунун жогорку концентрациясы бар чөйрөдө кычкылдуулуктун рН көрсөткүчү pOH негиздүүлүгүнүн рН индикатору менен алмаштырылат. Ал -lg[OH-] (гидроксид иондорунун концентрациясынын терс ондук логарифм) ге барабар маанини билдирерин болжолдоо оңой. Түздөн-түз суунун иондук продуктусунан рН + pOH=14 теңдиги келип чыгат. Ошондуктан pOH=14 - рН. Ошентип, рН индекси үчүн туура болгон бардык билдирүүлөр үчүн, тескерисинче, pOH негиздүүлүк индекси үчүн туура. Эгерде щелочтук чөйрөнүн рН аныктамасы боюнча чоң болсо, анда анын pOH кичине экендиги анык жана щелоч эритмеси канчалык күчтүү болсо, pOH мааниси ошончолук төмөн болот.
Бул сүйлөм кычкылдуулук жөнүндө көптөгөн талкууларды чаташтырган логикалык парадоксту жаңы эле киргизди: аз кычкылдуулук жогорку кычкылдуулукту көрсөтөт, ал эми тескерисинче: жогорку рН мааниси төмөн кычкылдуулукка туура келет. Бул парадокс пайда болот, анткени логарифм минус белгиси менен алынган, ал эми кычкылдык шкаласы тескери болгон сыяктуу.
Кычкылдуулуктун практикалык аныктамасы
Индикаторлор деп аталгандар чөйрөнүн кычкылдуулугун аныктоо үчүн колдонулат. Көбүнчө бул чөйрөнүн рНына жараша түсүн өзгөрткөн татаал органикалык молекулалар. Индикатордун түсү өтө тар рН диапазонунда өзгөрөт: бул так натыйжаларга жетүү үчүн кислота-негиз титрлөөдө колдонулат: индикатордун түсү өзгөрөрү менен титрлөө токтотулат.
Эң белгилүү индикаторлор метилкызгылт сары (рН төмөн болгон аймакта өтүү аралыгы), фенолфталеин (рН жогору болгон аймакта өтүү аралыгы), лакмус, тимол көк жана башкалар. Кислоттуу чөйрөдө жана щелочтуу чөйрөдө алардын өтүү аралыгы жайгашкан аймакка жараша ар кандай индикаторлор колдонулат.
Универсалдуу индикаторлор да бар - алар катуу кислотадан күчтүү щелочтуу чөйрөгө өткөндө акырындап кызылдан кочкул кызгылт түскө өзгөрөт. Чынында, универсалдуу көрсөткүчтөр жалпы көрсөткүчтөрдүн аралашмасы.
Кычкылдуулукту так аныктоо үчүн прибор колдонулат - рН метр (потенциометр, метод, тиешелүүлүгүнө жараша, потенциометрия деп аталат). Анын иштөө принциби чынжырдагы EMF өлчөөгө негизделген, анын элементи рН өлчөнгөн эритме болуп саналат. Эритмеге чөктүрүлгөн электроддун потенциалы эритмедеги суутек иондорунун концентрациясына сезгич болот – демек, ЭЭМ өзгөрөт, анын негизинде реалдуу рН эсептелет.
Күнүмдүк жашоодогу ар кандай чөйрөнүн кычкылдыгы
Кычкылдыктын индекси күнүмдүк жашоодо чоң мааниге ээ. Мисалы, алсыз кислоталар - уксус, алма - консервант катары колдонулат. Алкалиндик эритмелер жуугуч каражаттар, анын ичинде самын болуп саналат. Эң жөнөкөй самын бул май кислоталарынын натрий туздары. Сууда алар диссоциацияланат: май кислотасынын калдыгы – өтө узун – бир жагынан терс зарядга ээ, экинчи жагынан – көмүртек атомдорунун узун полярдуу эмес чынжырчасы. Ошолзаряд гидратацияга катышкан молекуланын аягы анын айланасына суу молекулаларын чогултат. Экинчи учу май молекулалары сыяктуу башка полярдуу эмес нерселерге жабышат. Натыйжада мицеллалар пайда болот – шарлар, алардын ичинде терс заряддуу «куйруктар» чыгып, «куйруктар» жана майдын жана кирдин бөлүкчөлөрү катылган. Жуучу каражат бардык майды жана кирди ушундай мицеллаларга байлагандыктан, бет май менен кирден жуулат.
Кычкылдык жана ден соолук
Адам организми үчүн pH чоң мааниге ээ экендиги буга чейин айтылган. Тамак сиңирүү трактынан тышкары, дененин башка бөлүктөрүндө кычкылдыктын индексин көзөмөлдөө маанилүү: кан, шилекей, тери - кислота жана щелочтук чөйрө көптөгөн биологиялык процесстер үчүн чоң мааниге ээ. Алардын аныктамасы дененин абалын баалоого мүмкүндүк берет.
Азыр pH тесттери популярдуулукка ээ болууда - кычкылдуулукту текшерүү үчүн экспресс-тесттер. Алар универсалдуу көрсөткүч кагазынын кадимки тилкелери.
