PH

pH, წყალბადის მაჩვენებელი (ლათ. pondus Hydrogenii — „წყალბადის წონა“) — წყალხსნარების მჟავიანობის რაოდენობითი მახასიათებელი. ტოლია — ${\displaystyle {\ce {lg\alpha_{H^+}}}}$, სადაც ${\displaystyle {\ce {\alpha_{H^+}}}}$ წყალხსნარებში ${\displaystyle {\ce {H+}}}$ იონების თერმოდინამიკური აქტიურობაა (მოლ/ლ). წყალი დისოცირდება ${\displaystyle {\ce {H+}}}$ და ${\displaystyle {\ce {OH-}}}$ იონებად. ამ პროცესის წონასწორობის მუდმივა

${\displaystyle {\ce {K={\frac {\alpha _{H+}\times \alpha _{OH-}}{\alpha _{H2O}}}=1,8\times 10^{-16}}}}$ (22°C),

სხვადასხვა ნივთიერების pH-ი
მარილმჟავა (1 მოლ/ლ)	0
მჟავა წყალი	<1.0
ბატარეა	<1.0
კუჭის წვენი	2.0
ლიმონი	2.4-2.6
კოლა	2.5
ძმარი	2.5-2.9
ფორთოხალი	3.5
ლუდი	4.5
ყავა	5.0
ჩაი	5.5
მჟავა წვიმა	< 5.6
რძე	6.5
წყალი	7.0
ნერწყვი	6.5-7.4
სისხლი	7.38-7.42
ზღვის წყალი	8.2
საპონი	9.0-10.3
ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი	11.5
ჩაუმქრალი კირი	12.5
კაუსტიკური სოდა	14.0

სადაც ${\displaystyle {\ce {\alpha_{H2O}}}}$, ${\displaystyle {\ce {\alpha_{OH-}}}}$ და ${\displaystyle {\ce {\alpha_{H+}}}}$ წყლის, ${\displaystyle {\ce {OH-}}}$ და ${\displaystyle {\ce {H+}}}$-ის შესაბამისი აქტიურობებია (მოლ/ლ). ${\displaystyle {\ce {\alpha _{H+}\times \alpha _{OH-}}}}$ ავღნიშნოთ K_წ (წყლის იონური ნამრავლი), მივიღებთ: K_წ=${\displaystyle {\ce {{\alpha _{H2O}}=10^{-14}}}}$ (22°C), ვინაიდან 1ლ წყალი შეიცავს 1000/18.016=55.56 მოლწყალს, სუფთა წყალში, ისევე როგორც ნებისმიერ ნეიტრალურ ხსნარებში ${\displaystyle {\ce {\alpha _{H+}=\alpha _{OH-}={\sqrt {K_{\text{წ}}}}=10^{-7}}}}$ და, მაშასადამე, ${\displaystyle {\ce {pH=7}}}$. თუ ხსნარს მჟავას დავუმატებთ, ${\displaystyle {\ce {pH<7}}}$, თუ ტუტეს — ${\displaystyle {\ce {pH>7}}}$.

მჟავა ხსნარებს დაბალი pH აქვთ, ხოლო ძირეულ ფუძე ხსნარებს მაღალი pH. ოთახის ტემპერატურაზე (25 °C) სუფთა წყალს 7 pH აქვს და არც მჟავა და არც ფუძე ბუნებას ავლენს.

pH სკალა ლოგარითმული სკალაა და ხსნარში წყალბადის იონების მოლური კონცენტრაციის ათ ლოგარითმს მოიცავს. უფრო ზუსტად pH არის წყალბადის იონის თერმოდინამიკური აქტიურობის ათლოგარითმიანი ნეგატივი.25 °C ტემპერატურაზე ხსნარებს, რომელთა მაჩვენებელიც pH სკალაზე 7-ზე ნაკლებია მჟავა ბუნება აქვთ, ხოლო ხსნარებს, რომელთა მაჩვენებელიც 7-ზე მეტია, ფუძე ბუნება აქვთ. pH სკალის ნეიტრალური მაჩვენებელი ტემპერატურაზე დამოკიდებული და ტემპერატურის მატებასთან ერთად 7-ზე დაბლა იწევს. pH სკალის მაჩვენებელი შესაძლოა 0-ზე დაბალიც იყოს ძალიან ძლიერი მჟავებისთვის ან 14-ზე მაღალი — ძალიან ძლიერი ფუძეებისთვის.^[1]

ისტორია

pH სკალის კონცეფცია პირველად დანიელმა ქიმიკოსმა, სიორენ პედერ ლაურიც სიორენსენმა შემოიღო კარლსბერგის ლაბორატორიაში 1909 წელს. შემდეგში 1924 წელს გადახედეს ელექტროქმიური უჯრედებისთვის განსაზღვრებებისა და მახასიათებლების შესამუშავებლად.^[2]

„pH“-ში „p“-ს ზუსტი მნიშვნელობა საკამათოა, მაგრამ კარლსბერგის ფონდის განმარტებით, „pH“ „წყალბადის ძალას“ აღნიშნავს.^[3] ზოგიერთი ვერსიით „p“ გერმანულ Potenz-ს აღნიშნავს, რაცასევე ძალას ნიშნავს. სხვა ვერსიით, „p“ ფრანგულ puissance-ს აღნიშნავს, რადგანაც კარლსბერგის ლაბორატორიის სამუშაო ენა ფრანგული იყო. კიდევ ერთი ვერსიით, „p“ ლათინურ ტერმინს pondus hydrogenii (წყალბადის რაოდენობა), potentia hydrogenii (წყალბადის მოცულობა) ან პოტენციურ წყალბადს შეესაბამება. დღეისთვის „p“ ათობით კოლოგარითმში გამოიყენება და pK_a-ც გამოიყენება მჟავის დისოციაციის მუდმივას აღსანიშნავად.^[4]

გამოყენება

p[OH]-სა და p[H]-ს შორის ურთიერთმიმართების მაჩვენებელი (წითელი = მჯავური რეგიონი, ლურჯი = ფუძე რეგიონი)

სუფთა წყალი ნეიტრალურია. როდესაც მჟავა წყალში იხსნება, pH 7-ზე ნაკლებიი ხდება (25 °C-ზე). როდესაც ფუძე ან ალკალი იხსნება წყალში, pH 7-ზე მაღალია. ძლიერი მჟავის ხსნარს, როგორიცაა ქლორწყალბადმჟავა, 1 მოლ–³ კონცენტრაციაში pH ნული აქვს. ძლიერი ალკალის ხსნარს, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი, 1 მოლ–³ კონცენტრაციაში pH 14 აქვს. ასე რომ pH მაჩვენებელი ძირითადად 0-დან 14-ს შორის მერყეობს, თუმცა უარყოფითი ან 14-ზე მაღალი მაჩვენებელიც სავსებით შესაძლებელია. pH ლოგარითმული სკალაა dდა ერთი pH ერთეულით განსხვავება წყალბადის იონის კონცენტრაციაში ათმაგი სხვაობის ეკვივალენტურია.

pH ნეიტრალობა ზუსტად 7 (25 °C-ზე) არ არის, რადგანაც ზოგიერთ შემთხვევაში ნეიტრალობა ახლო მაჩვენებელია. ნეიტრალობა აღნიშნავს მდგომარეობას, როცა [H+] = [OH−] (როცა აქტივობა თანაბარია). როცა თვითიონიზებადი წყალი [H+]×[OH−] = Kw კონცენტრაციის პროდუქტს წარმოქმინს, ნეიტრალობა შეიძლება შემდეგნაირად განისაზღვროს: [H+] = [OH−] = √Kw, or pH = pKw/2. pK დაახლოებით 14-ია, მაგრამ დამოკიდებულია იონურ ძალასა და ტემპერატურაზე. სუფთა წყალი და სუფთა წყალში ნატრიუმქლორიდის ხსნარი ნეიტრალებია, როდესაც წყლის დისოციაცია იონების თანაბარ რაოდენობას წარმოქმნის.

სუფთა წყალში ჰაერი რბილ მჟავიანობას ავლენს. ეს იმიტომ ხდება, რომ წყალი ჰაერიდან ნახსირორჟანგს შთანთქავს, რომელიც ნელა ბიკარბონატად და წყალბადის იონებად გარდაიქმნება.

${\displaystyle {\ce {CO2 + H2O <=> HCO3^- + H+}}}$

ბიბლიოგრაფია

• ORIGINS: BIRTH OF THE PH METER. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 6 ნოემბერი 2018. ციტირების თარიღი: 11 March 2018.
• Covington, A. K.; Bates, R. G.; Durst, R. A. (1985). „Definitions of pH scales, standard reference values, measurement of pH, and related terminology“ (PDF). Pure Appl. Chem. 57 (3): 531–542. doi:10.1351/pac198557030531. დაარქივებულია (PDF) ორიგინალიდან — 24 სექტემბერი 2007.
• Tetrault, Sharon. The Beckmans. Orange Coast Magazine (June 2002). ციტირების თარიღი: 11 March 2018.
• Rossotti, F.J.C.; Rossotti, H. (1965). „Potentiometric titrations using Gran plots: A textbook omission“. J. Chem. Educ. 42 (7): 375–378. Bibcode:1965JChEd..42..375R. doi:10.1021/ed042p375.

რესურსები ინტერნეტში

• The pH Scale დაარქივებული 2018-09-29 საიტზე Wayback Machine.
• Chem1 Virtual Textbook, Acid-base Equilibria and Calculations
• Red Cabbage pH Indicator დაარქივებული 2009-01-24 საიტზე Wayback Machine.
• Food and Foodstuff – pH Values
• Online pH Calculator for about 100 inorganic Acids, Bases, and Salts

სქოლიო

1. Lim, Kieran F. (2006). „Negative pH Does Exist“. Journal of Chemical Education. 83 (10): 1465. Bibcode:2006JChEd..83.1465L. doi:10.1021/ed083p1465.
2. Sørensen, S. P. L. (1909). „Über die Messung und die Bedeutung der Wasserstoffionenkonzentration bei enzymatischen Prozessen“. Biochem. Zeitschr. 21: 131–304. Two other publications appeared in 1909 one in French and one in Danish
3. Carlsberg Group Company History Page. Carlsberggroup.com. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 18 January 2014. ციტირების თარიღი: 7 May 2013.
4. Nørby, Jens (2000). „The origin and the meaning of the little p in pH“. Trends in Biochemical Sciences. 25 (1): 36–37. doi:10.1016/S0968-0004(99)01517-0. PMID 10637613.