Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


לדלג לתוכן
ויקיפדיההאנציקלופדיה החופשית
חיפוש

pH

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

בערך זה
נעשה שימוש
בסימנים מוסכמים
מתחום המתמטיקה.
להבהרת הסימנים
ראוסימון מתמטי.

הפרחHydrangea macrophylla יכול לפרוח בצבעכחלחל אוורוד, לפיחומציות הקרקע. בקרקעחומצית הצמח פורח בכחול, ובקרקעבסיסית הוא פורח בוורוד.

pH (קיצור המילים:power/potentialHydrogenium. בעברית:ערך הֲגָבָה אורמת חומציות) הוא מדד מספרי לרמתחומציות שלתמיסהמימית, המתבסס על ריכוזם של יוניהידרוקסיד ע"פ יחס לוגריתמי הפוך לריכוזהידרוניום ( H3O+{\displaystyle \ {\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}}) הידועה בתמיסה. את המושג הציג לראשונה הכימאי הדניסרן סרנסן(אנ') ב-1909.

pH מוגדר על פי הנוסחה:pH=log10(aH+)log10[H+]{\displaystyle {\mbox{pH}}=-\log _{10}\left(a_{H^{+}}\right)\approx -\log _{10}\left[H^{+}\right]}.

כאןaH+{\displaystyle a_{\mathrm {H^{+}} }} היא האקטיביות של יוני המימן בתמיסה, ששווה בקירוב ל- [H+]{\displaystyle \ [H^{+}]}שהואריכוז יוני המימן בתמיסה. log10{\displaystyle \ \log _{10}} הוא הלוגריתם לפיבסיס 10. הריכוז נמדד במולים לליטר (מוכר גם בשםמולריות).

היסטוריה

[עריכת קוד מקור |עריכה]

בשנת 1909, הכימאי הדני Søren Peter Lauritz Sørensen הציג את מושג ה-pH במעבדת קרלסברג, במקור השתמש בסימון "pH•", עם H• כחתימה לאותיות קטנות p. המושג תוקן מאוחר יותר ב-1924 ל-pH המודרני כדי להתאים להגדרות ומדידות במונחים של תאים אלקטרוכימיים.

סורסנסן לא הסביר מדוע השתמש באות p, והמשמעות המדויקת של האות עדיין שנויה במחלוקת. Sørensen תיאר דרך למדידת pH באמצעות הבדלי פוטנציאל, והיא מייצגת את ריכוז יוני המימן בתמיסה בערכים של 10 בחזקת מינוס המדד. האות p יכולה לייצג את ה-puissance הצרפתית, הגרמנית Potenz, או פוטנציה דנית, שכולן משמעותן "כוח", או שהיא יכולה לומר "פוטנציאל".

מדידת pH

[עריכת קוד מקור |עריכה]

ניתן למדוד את רמת ה-pH בעזרתאינדיקטור pH או באמצעות שימוש במד pH אלקטרוני. אינדיקטורים הם חומרים המשנים את צבעם לפי רמת ה-pH של התמיסה שבה הם נמצאים. לכל אינדיקטור יש רגישות לטווח pH מצומצם, שבו הוא משנה את צבעו. קיימים גם אינדיקטורים אוניברסליים המורכבים משילוב של מספר אינדיקטורים, ומאפשרים שינוי צבע רציף בטווח pH גדול מאוד. אינדיקטורים מפורסמים לדוגמה הםלקמוס,פנולפתלאין,מתילן אדום,מתילן כחול וקונגו אדום. גםתה והחומר האדום בכרוב אדום (אנתוציאנין) יכולים לשמש כאינדיקטורים.

מד pH אלקטרוני מתבסס על השפעת החומציות על התכונות החשמליות של התמיסה. מדי pH אלקטרוניים הם מדויקים מאוד ומאפשרים מדידה ברמת דיוק של מאית יחידת pH. המדידה נעשית על ידי מדידתפוטנציאל החיזור התקני של התמיסה (למעשה, במד pH קיימתממברנת זכוכית, המאפשרת למדוד רק את השפעת ריכוז יוני ההידרוניום על פוטנציאל החיזור, ולהתעלם מהשפעת המומסים האחרים). מתוך הפוטנציאל ניתן לחשב את ריכוז היונים על ידי שימוש במשוואת נרנסט.

טווח הערכים של ה-pH

[עריכת קוד מקור |עריכה]
מספר ערכי pH אופייניים
חומרpH
מצבר רכב
0.5-
מי מכרות חומציים
1.0 – -3.6
קיבה
2.0
מיץ לימון
2.4
קוקה-קולה אופפסי[1]
2.5
חומץ
2.9
מיץתפוזים אותפוחים
3.5
עגבנייה
4.0
בירה
4.5
יוגורט
4.6
גשם חומצי
5.0
קפה
5.0
גשם
5.4
תה
5.5
חלב
6.5
מים מזוקקים
7.0
רוק
6.5 – 7.4
דם
7.34 – 7.45
מי ים
8.0
סבון ידיים
9.0 – 10.0
אמוניה (דשן)
11.5
אקונומיקה
12.5
סודה קאוסטית
13.5

הערךpH=7{\displaystyle {\mbox{pH}}={\mbox{7}}} מתייחס לרמת החומציות שלמים מזוקקים, אותמיסה מימית נייטרלית אחרת בטמפרטורה של 25 מעלות סלציוס. משמעותו של pH=7 היא שריכוז יוני ההידרוניום (+H3O) שווה לריכוז יוני ההידרוקסיד (-OH).מי ברז או מי גשם אינם טהורים, ומכילים חומרים מומסים שונים, ולכן ה-pH שלהם עשוי להיות שונה במעט מ-7.

ערכי pH הגבוהים מ-7 הםבסיסיים יותר, בהם ריכוז ה-+H3O נמוך מריכוז-OH. ערכים נמוכים מ-7 מייצגיםחומציותלוגריתמי (לפיבסיס 10), כלומר ההבדל בין pH 1 ל-pH 2 הוא יחס ריכוזים שונה פי 10. לדוגמה, בקפה שחור עם ערך pH=5 החומציות גבוהה פי 100 מבמים, בעגבנייה, שלה pH=4 החומציות גבוהה פי 1,000 מבמים, בחומץ עם ערך pH=3 החומציות היא פי 10,000 מבמים, וכן הלאה.

התחום הנפוץ של סולם ה-pH הוא בין 0 ל-14, ורוב התמיסות בטבע הן בתחום pH זה. עם זאת, אין שום משמעות מיוחדת לערכים 0 או 14 שמונעת לעבור אותם, ועבורחומצות אובסיסים חזקים במיוחד ייתכן pH שחורג מתחום זה. למשל, לתמיסתHCl רוויה (בריכוז 37% משקלי) יש pH= -1.1 בערך, ולעומת זאת לתמיסה רוויה של NaOH יש pH=15 בערך. בטבע נמצאו אף תמיסות בעלות pH=_3.6.

ישנן כמה סיבות שבגללן pH שלילי אינו נפוץ והוא קשה למדידה:

  1. גם חומצות חזקות אינן נפרדות לחלוטין ליונים כשהן בריכוז גבוה. למשל, ניתן לצפות כי תמיסתHCl של 12 מול בליטר תוביל לערך pH=-1.08 (מכיוון ש-log(12)=1.08). בפועל, ערך ה-pH של תמיסה זו גבוה יותר, משום שחלק מיוני המימן נותרים קשורים ליוני הכלור, כיוון שהמערכת מגיעה לשיווי משקל. אמנם בקבוע שיווי משקל הגדול מ-1010{\displaystyle 10^{10}\,} (10 בחזקת 10) ניתן לומר שהתגובה ההפוכה היא זניחה, כי כמות החומר המומרת חזרה לתוצרים היא זניחה, אך תמיד ניתן למצוא את עקבות כל החומרים בתמיסה.
  2. אלקטרודות זכוכית, המשמשות למדידת pH, אינן רגישות דיין כדי למדוד במדויק ערכי pH שליליים, והתוצאות המתקבלות הן בדרך-כלל גבוהות מה-pH האמיתי של התמיסה. (ראוGeneral Chemistry Online: FAQ: Acids and bases: Is a negative pH possible?, antoine.frostburg.edu).
  3. pH שלילי ניתן להשגה במבנים פורוזיבים מאוד (בעלי נקבוביות), אך קשה למדוד את רמת החומציות בתוך הנקבובית.

הערה:
הסימון+H לסימון יוני מימן נפוץ מאוד בספרות, אם כי הוא אינו מדויק מבחינה כימית. למעשה, יון המימן מגיב עם מולקולת המים לתת יון הידרוניום+H3O, ואינו קיים כפרוטון בסביבה מימית. למרות זאת, השימוש בסימון+H השתרש, וניתן להשתמש בו, כל עוד משמעותו מובנת.

pH של תמיסה נייטרלית

[עריכת קוד מקור |עריכה]

pH של תמיסה נייטרלית הוא 7. הסיבה לכך היא שגם מים מזוקקים מכילים יוני הידרוקסיד (אך גם יוני הידרוניום בריכוז זהה). הימצאות יוני הידרוניום נובעת מכך שמים מתפרקים באופן טבעי לפי התגובה:

 H2O+H2OH3O++OH{\displaystyle \ H_{2}O+H_{2}O\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+OH^{-}}

תגובה זו נקראת תגובתדיסוציאציה. זוהיתגובת שיווי משקל, ולכן מכפלת ריכוזי היונים קבועה (כאשר הטמפרטורה קבועה). בניסויים נמצא כי מכפלת הריכוזים שווה כמעט בדיוק 1014M2{\displaystyle \ 10^{-14}M^{2}}. בתמיסה נייטרלית, ריכוז יוני ההידרוניום שווה לריכוז יוני ההידרוקסיד. אם משלבים נתון זה עם כך שמכפלתם שווה ל- 1014{\displaystyle \ 10^{-14}} בטמפרטורה של C° ‏25, אפשר להסיק כי בתמיסה נייטרלית מתקיים:

 [H3O+]=[OH]=107M{\displaystyle \ [H_{3}O^{+}]=[OH^{-}]=10^{-7}M}, ולכן,

 pH=pOH=log[H3O+]=7{\displaystyle \ pH=pOH=-\log[H_{3}O^{+}]=7}.

זהו ריכוז נמוך מאוד, והוא לרוב זניח כאשר מחשבים pH של תמיסה של חומצה או בסיס.

תלות ה-pH בטמפרטורה

[עריכת קוד מקור |עריכה]

כיוון שתגובת הדיסוציאציה של המים להידרוניום ולהידרוקסיד אנדותרמית הרי שלפיעקרון לה שטליה ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר תתפרקנה יותר מולקולות מים (קבוע שיווי המשקל של התגובה יגדל) ולכן ה-pH (וכמוהו ה-pOH) של מים טהורים קטן ככל שהטמפרטורה עולה.

pH של מים טהורים
טמפרטורהקבוע שיווי המשקלpH
C° ‏00.114X10-147.47
C° ‏100.293X10-147.27
C° ‏200.681X10-147.08
C° ‏251.008X10-147.00
C° ‏301.471X10-146.92
C° ‏402.916X10-146.77
C° ‏505.476X10-146.63
C° ‏10051.3X10-146.14

ראו גם

[עריכת קוד מקור |עריכה]

קישורים חיצוניים

[עריכת קוד מקור |עריכה]
ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושאPH בוויקישיתוף

על pH שלילי:

הערות שוליים

[עריכת קוד מקור |עריכה]
  1. ^Price, R. B., Sedarous, M., & Hiltz, G. S. (2000). [www.cda-adc.ca/JCDA/vol-66/issue-8/421.pdf The pH of tooth-whitening products]. JOURNAL-CANADIAN DENTAL ASSOCIATION, 66(8), 421–426.


חומצות ובסיסים
לפי חוזקחומצה (חלשה,חזקה,סופר חומצה) •בסיס (חלש,חזק,סופרבסיס)
לפי סוגחומצה (מינרלית,אורגנית) • בסיס (מינרלי,אורגני)
לפי קאורדינטיביותבסיס לואיסחומצת לואיס
אחרחומצה מצומדתבסיס מצומדערך הגבהאמפוטריות
צורונים במערכת המימיתהידרוניוםהידרוקסיד
תגובותפרוטונציהדה-פרוטונציהסתירה
אנליזה כימיתאינדיקטור pHמד pHטיטרציהבופרמשוואת הנדרסון-האסלבאך
חומצות תעשייתיות חשובותחומצה גופרתיתחומצה זרחתיתחומצה חנקתיתחומצה הידרוכלורית
בסיסים תעשייתיים חשוביםנתרן הידרוקסידיסידן הידרוקסידיאמוניהנתרן תת-כלורי
בקרת זהויותעריכת הנתון בוויקינתונים
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/w/index.php?title=PH&oldid=39676632"
קטגוריות:
קטגוריות מוסתרות:

[8]ページ先頭

©2009-2025 Movatter.jp