Кислотність середовища. Поняття про pH розчину

 
 

§ 11. Кислотність середовища. Поняття про pH розчину

Пригадайте:

• реакція нейтралізації — це реакція між кислотою та лугом, у результаті якої утворюються сіль і вода;

• під чистою водою хіміки розуміють хімічно чисту воду, що не містить жодних домішок і розчинених солей, тобто дистильовану воду.

Кислотність середовища

Для різних хімічних, промислових і біологічних процесів дуже важливою характеристикою є кислотність розчинів, що характеризує вміст кислот або лугів у розчинах. Оскільки кислоти й луги є електролітами, то для характеристики кислотності середовища використовують уміст йонів H+ чи OH-.

У розчинах кислот унаслідок їх дисоціації з’являються додаткові йони H+. У таких розчинах йонів H+ значно більше, ніж йонів OH-, що утворилися під час незначної дисоціації води, тому ці розчини називають кислотними (мал. 11.1, ліворуч). Прийнято говорити, що такі розчини мають кислотне середовище. Чим більше йонів H+ міститься в розчині, тим більша кислотність середовища.

У розчинах лугів унаслідок дисоціації, навпаки, переважають йони OH-, а катіони H+ від незначної дисоціації води майже відсутні. Середовище таких розчинів є лужним (мал. 11.1, праворуч). Чим вищою є концентрація йонів OH-, тим більш лужним є середовище розчину.

У розчині кухонної солі кількість йонів H+ та OH- однакова й дорівнює по 1 · 10-7 моль у 1 л розчину. Таке середовище називають нейтральним (мал. 11.1, посередині). Фактично це означає, що розчин не містить ані кислоти, ані лугу. Нейтральне середовище характерне для розчинів деяких солей (утворених лугом і сильною кислотою) та багатьох органічних речовин. Чиста вода також має нейтральне середовище.

Мал. 11.1. Порівняння вмісту йонів H+ та OH- у кислотному, лужному й нейтральному середовищах

Водневий показник

Якщо порівнювати смак кефіру й лимонного соку, то можна впевнено стверджувати, що лимонний сік набагато кисліший, тобто кислотність цих розчинів різна. Ви вже дізналися, що в чистій воді також містяться йони H+, але кислого смаку не відчувається. Це зумовлено надто малою концентрацією йонів H+. Часто буває недостатньо сказати, що середовище кислотне чи лужне, а необхідно кількісно його схарактеризувати.

Кислотність середовища кількісно характеризують водневим показником pH (вимовляється «пе-аш»), що пов’язаний з концентрацією йонів Гідрогену. Значення pH відповідає певному вмісту катіонів Гідрогену в 1 л розчину. У чистій воді й у нейтральних розчинах у 1 л міститься 1 · 10-7 моль йонів H+, а значення pH дорівнює 7. У розчинах кислот уміст катіонів H+ більше, ніж у чистій воді, а в лужних розчинах — менше. Відповідно до цього змінюється й значення водневого показника pH: у кислотному середовищі він перебуває в межах від 0 до 7, а в лужних — від 7 до 14. Уперше водневий показник запропонував використовувати датський хімік Петер Сьоренсен.

Ви могли помітити, що значення pH пов’язано з концентрацією йонів H+. Обчислення pH напряму пов’язане з обчисленням логарифму числа, що ви вивчатимете на уроках математики в 11 класі. Але взаємозв’язок між умістом йонів у розчині та значенням pH можна прослідкувати за такою схемою:

Значення водневого показника pH водних розчинів багатьох речовин та природних розчинів перебуває переважно в інтервалі від 1 до 13 (мал. 11.2).

Мал. 11.2. Значення рН різних природних та штучних розчинів

Сьорен-Петер-Лауріц Сьоренсен (1868—1939)

Датський фізико-хімік і біохімік, президент Датського королівського товариства. Закінчив Копенгагенський університет. У 31 рік став професором Датського політехнічного інституту в Копенгагені. За сумісництвом очолював престижну фізико-хімічну лабораторію при пивоварному заводі Карлсберга в Копенгагені, де зробив свої головні наукові відкриття. Основна наукова діяльність була присвячена теорії розчинів: він увів поняття про водневий показник (рН), вивчав залежність активності ферментів від кислотності розчинів. За свої наукові досягнення Сьоренсен внесений до переліку «100 видатних хіміків XX століття», але в історії науки він залишився насамперед як учений, що ввів у науку поняття «рН» та «рН-метрії».

Визначення кислотності середовища

Для визначення кислотності розчину в лабораторіях найчастіше використовують універсальний індикатор (мал. 11.3). За його забарвленням можна визначити не тільки наявність кислоти чи лугу, але й значення рH розчину з точністю до 0,5.

Мал. 11.3. Універсальним індикатором визначають приблизне значення рН

Для точнішого вимірювання рH існують спеціальні прилади — рН-метри (мал. 11.4). Вони дозволяють визначити рH розчину з точністю до 0,001-0,01.

Мал. 11.4. Для вимірювання рН розчинів використовують спеціальні прилади — рН-метри: а — лабораторний (стаціонарний); б — портативний

Використовуючи індикатори або рН-метри, можна стежити за тим, як відбуваються хімічні реакції. Наприклад, якщо до розчину натрій гідроксиду доливати хлоридну кислоту, то відбудеться реакція нейтралізації:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

У цьому випадку розчини реагентів і продуктів реакції безбарвні. Якщо ж у початковий розчин лугу помістити електрод рH-метру, то про повну нейтралізацію лугу кислотою можна зробити висновок за значенням рH утвореного розчину.

Застосування водневого показника

Визначення кислотності розчинів має велике практичне значення в багатьох галузях науки, промисловості та інших сферах життя людини.

Екологи регулярно вимірюють рH дощової води, води річок і озер. Різке підвищення кислотності природних вод може бути наслідком забруднення атмосфери або потрапляння у водойми відходів промислових підприємств (мал. 11.5). Такі зміни спричиняють загибель рослин, риби та інших мешканців водойм.

Мал. 11.5. Вплив рівня pH води у водоймах на життєдіяльність рослин у них

Водневий показник — найважливіша ознака процесів, що відбуваються в живих організмах, оскільки в клітинах перебігають численні хімічні реакції. У клінічній діагностиці визначають pH плазми крові, сечі, шлункового соку тощо (мал. 11.6). Нормальне значення pH крові — від 7,35 до 7,45. Навіть невелика зміна pH крові людини спричиняє серйозні захворювання, а за рH = 7,1 і нижче починаються необоротні зміни, що можуть призвести до смерті.

Мал. 11.6. Значення pH біологічних рідин організму людини

Для більшості рослин важливою є кислотність ґрунту, тому агрономи завчасно проводять аналіз ґрунтів, визначаючи їх рH (мал. 11.7). Якщо кислотність завелика для певної культури, ґрунт вапнують — додають крейду чи вапно.

Мал. 11.7. Вимірювання pH ґрунту

У харчовій промисловості за допомогою кислотно-основних індикаторів здійснюють контроль якості під час виробництва різноманітних продуктів харчування (мал. 11.8). Наприклад, у нормі для молока pH = 6,8. Якщо pH відрізняється від цього значення, це свідчить або про наявність сторонніх домішок, або про його скисання.

Мал. 11.8. Контроль якості молока в лабораторії на молокозаводі

Важливим є значення pH для косметичних засобів, що ми використовуємо в побуті. У середньому для шкіри людини pH = 5,5. Якщо шкіра контактуватиме із засобами, кислотність яких суттєво відрізняється від цього значення, то це спричинить передчасне старіння шкіри, її пошкодження або виникнення запалень. Було помічено, що у прачок, які тривалий час для прання застосовували звичайне господарське мило (pH = 8-10) або пральну соду (Na2CO3, pH = 12-13), шкіра рук ставала дуже сухою і вкривалася тріщинами. Тому дуже важливо використовувати різні косметичні засоби (гелі, креми, шампуні тощо) з близьким до природного pH шкіри.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.