Skala pH
Skala pH to ilościowa miara kwasowości i zasadowości roztworów wodnych, oparta na aktywności jonów wodorowych (H+). Zdefiniowana została przez duńskiego biochemika Sørena Sørensena w 1909 roku jako:
W praktyce wartość pH jest mierzona za pomocą standardowego ogniwa galwanicznego, a definicja pH opiera się na pomiarze siły elektromotorycznej (E) roztworu.
Pomiar pH
Stężenie jonów H3O+ w czystej wodzie w temperaturze 25 °C wynosi 10−7 mol/l, co daje pH = 7, co oznacza odczyn obojętny. W roztworach o pH < 7 mamy stężenie jonów wodorowych większe niż wodorotlenowych (odczyn kwasowy), natomiast w przypadku pH > 7 dominują jony wodorotlenowe (odczyn zasadowy).
Przykłady silnych kwasów i zasad:
- HCl w wodzie – pH = 0 (1 mol HCl/l)
- NaOH w wodzie – pH = 14 (1 mol NaOH/l)
Zakres skali pH
Skala pH jest najbardziej użyteczna w zakresie od 0 do 14, jednak przy wysokich stężeniach kwasów i zasad jej zastosowanie staje się problematyczne. Przykład: roztwór kwasu siarkowego o stężeniu 7,622 mol/dm³ ma pH = -3,13, co nie odpowiada intuicyjnemu stężeniu.
Dla stężonych roztworów kwasów i zasad stosuje się pojęcia pKa i pKb, które są bardziej odpowiednie do oceny ich mocy.
Oznaczanie kwasowości
Do pomiaru pH używa się wskaźników kwasowości, których kolor zmienia się w zależności od pH roztworu. Popularne wskaźniki to:
- błękit tymolowy
- błękit bromotymolowy
- błękit metylenowy
- czerwień metylowa
- fenoloftaleina
- lakmus
- oranż metylowy
W warunkach domowych można używać naturalnych wskaźników, takich jak wywar z czerwonej kapusty. Dokładniejsze pomiary pH przeprowadza się metodą potencjometryczną, wykorzystując teorię Nernsta, która pozwala na precyzyjne określenie pH na podstawie siły elektromotorycznej ogniwa.
