Wiele osób wie, że pH ma coś wspólnego z kwasami lub zasadami i że jest ważne dla takich rzeczy jak jakość wody, produkcja żywności, życie wodne i rośliny, ale niewielu naprawdę rozumie, co to znaczy.

W najprostszych słowach, wartość pH wskazuje, jak kwaśna lub zasadowa jest woda. Wartość pH równa 7 oznacza roztwór obojętny, wartość pH większa niż 7 oznacza roztwór zasadowy, a wartość pH mniejsza niż 7 oznacza roztwór kwaśny. Im bardziej wartość pH jest oddalona od 7, tym silniejszy jest odczyn kwaśny lub zasadowy. Na przykład, woda o pH 6 jest lekko kwaśna, a woda o pH 3 jest silnie kwaśna.

Jeśli jesteś zadowolony z tej odpowiedzi, możesz przestać czytać tutaj. Ale jeśli chcesz wiedzieć, co naprawdę oznacza pH, czytaj dalej…

Co więc naprawdę oznacza pH?

H w pH jest symbolem pierwiastka wodoru. The 'p’ can refer to different things in different languages, but the 'pH’ is most commonly said to mean 'power of hydrogen’. Więc co to oznacza?

Wodór, o którym mowa w symbolu pH, jest w rzeczywistości jonem wodorowym, który jest zapisywany jako H+. Atom wodoru ma jeden proton (który ma ładunek dodatni) i jeden elektron (który ma ładunek ujemny). Jon wodorowy jest atomem wodoru, który oddał swój elektron. Ponieważ nie ma już ładunku ujemnego z elektronu, aby zrównoważyć ładunek dodatni z protonu, H+ ma ładunek dodatni netto (stąd „+” w symbolu).

Uwaga techniczna: Czasami jon wodorowy jest zapisywany jako jon hydroniowy (H3O+).

Obecność H+ jest tym, co czyni wodę kwaśną. Kwas jest związkiem, który wnosi H+ do wody, bezpośrednio lub pośrednio. Na przykład, kwas chlorowodorowy (HCl) dysocjuje na jony wodoru (H+) i chlorku (Cl-) w wodzie, i to właśnie H+ przyczynia się do kwasowości wody. Im wyższe stężenie H+, tym bardziej kwaśna jest woda.

HCl ® H+ + Cl-

Stężenie H+ może być wyrażone w molach na litr wody (jeden mol to 6,022×1023 obiektów, znany również jako liczba Avogadro). Wartość pH odzwierciedla stężenie H+ w następujący sposób:

(stężenie H+ w mol/L) = 10-pH

Na przykład, przy pH 6, stężenie H+ wynosi 10-6 lub 0,000001 mol/L. Przy pH 3, stężenie wynosi 10-3 lub 0.001 mol/L.

Uwaga techniczna: Profesjonalni chemicy mogą używać nieco innych definicji pH, które uwzględniają nieidealne zachowanie jonu wodorowego lub które używają innych jednostek stężenia (takich jak mole na kg wody), ale powyższy związek wyjaśnia znaczenie pH wystarczająco dobrze dla wielu ludzi.

Co z roztworami obojętnymi i zasadowymi?

Cząsteczki wody rozpadają się na dwa jony, jon wodorowy (H+) i jon hydroksylowy (OH-):

H2O = H+ + OH-

Reakcja ta jest odwracalna, więc H+ i OH- mogą się ponownie połączyć, tworząc cząsteczki wody. W danym momencie stężenia H+ i OH- są bardzo małe w porównaniu z ilością cząsteczek wody.

Czasem zdarza się, że przy pH 7 stężenia H+ i OH- są równe. Z tego powodu pH 7 jest uważane za pH obojętne. Poniżej pH 7, stężenie H+ jest większe niż stężenie OH-, co sprawia, że woda jest kwaśna. Powyżej pH 7, stężenie OH- jest większe niż stężenie H+, co sprawia, że woda jest zasadowa.

Przy wysokim pH, stężenie H+ jest bardzo małe. Na przykład, przy pH 11, stężenie H+ wynosi 10-11 lub 0.000000001 mol/L. Stężenie OH- jest jednak odpowiednio wyższe. Stężenie OH- można wyrazić w następujący sposób:

(stężenie OH- w mol/L) = 10pH-14

Przy pH 11 stężenie OH- wynosi 1011-14 (10-3) lub 0,001 mol/L, co jest takie samo jak stężenie H+ przy pH 3.

Skala pH: potęga wodoru

Skala pH jest skalą logarytmiczną, w której różnica jednej jednostki pH odpowiada potędze dziesiątej różnicy w stężeniu H+. Na przykład, stężenie H+ przy pH 5 jest dziesięć razy większe niż przy pH 6, 100 razy większe niż przy pH 7 i 1000 razy większe niż przy pH 8. Ponieważ każda jednostka pH reprezentuje potęgę dziesiątej różnicy w stężeniu H+, wartość pH reprezentuje „moc wodoru”. W rzeczywistości, pH jest najczęściej definiowane jako ujemny logarytm stężenia H+:

pH = -log10

Ten sam ogólny wzór odnosi się do OH-. Stężenie OH- przy pH 8 jest dziesięć razy większe niż przy pH 7, 100 razy większe niż przy pH 6 itd.

pH	stężenieH+, mol/L	stężenieOH-, mol/L
		1×10-14
		1×10-.13
		1×10-12
		1×10-11
		1×10-10
		1×10-9
		1×10-8
	1×10-7	1×10-7
	1×10-8
	1×10-9
	1×10-10
	1×10-11
	1×10-12
	1×10-13
	1×10-14

Powszechnym błędnym przekonaniem jest to, że skala pH zaczyna się od zera, a kończy na 14. W rzeczywistości, ujemne wartości pH i wartości pH większe niż 14 są możliwe. Na przykład, stężone kwasy powszechnie stosowane w laboratoriach i przemyśle mają ujemne wartości pH. Nawet w środowisku naturalnym, w ekstremalnych sytuacjach, zaobserwowano wartości pH tak niskie jak -3,6.