تعريف درجة الحموضة والمعادلة في الكيمياء

الرقم الهيدروجيني هو مقياس هيدروجين ايون تركيزمقياس لل حموضة أو القلوية من أ المحلول. يتراوح مقياس الأس الهيدروجيني عادة من 0 إلى 14. محاليل مائية عند 25 درجة مئوية مع درجة حموضة أقل من 7 الحمضيةبينما أولئك الذين لديهم درجة حموضة أكبر من 7 هم أساسيون أو القلوية. مستوى الأس الهيدروجيني من 7.0 عند 25 درجة مئوية يتم تعريفه على أنه "محايد" بسبب ال تركيز من ح₃O⁺ يساوي تركيز OH⁻ في الماء النقي. الأحماض القوية جدا قد يكون درجة الحموضة السلبية، في حين أن القواعد القوية جدًا قد تحتوي على درجة الحموضة أكبر من 14.

معادلة ل حساب درجة الحموضة تم اقتراحه في عام 1909 بواسطة عالم الكيمياء الحيوي الدنماركي سورين بيتر لوريتز سورينسن:

الرقم الهيدروجيني = -log [H⁺]

حيث log هي اللوغاريتم الأساسي 10 و [H⁺] تعني تركيز أيون الهيدروجين في وحدات الشامات لكل محلول لتر. يأتي مصطلح "pH" من الكلمة الألمانية "potenz" ، والتي تعني "power" ، مع H ، رمز العنصر للهيدروجين ، لذلك فإن pH هو اختصار لـ "power hydrogen".

نحن نعمل مع العديد من الأحماض (درجة الحموضة المنخفضة) والقواعد (درجة الحموضة العالية) كل يوم. أمثلة على قيم الأس الهيدروجيني للمواد الكيميائية المعملية والمنتجات المنزلية:

0: حمض الهيدروكلوريك
2.0: عصير الليمون
2.2: الخل
4.0: النبيذ
7.0: الماء النقي (محايد)
7.4: دم الإنسان
13.0: الغسول
14.0: هيدروكسيد الصوديوم

الرقم الهيدروجيني له معنى فقط في محلول مائي (في الماء). العديد من المواد الكيميائية ، بما في ذلك السوائل ، لا تملك قيم الرقم الهيدروجيني. إذا لم يكن هناك ماء ، فلن يكون هناك درجة حموضة. على سبيل المثال ، لا توجد قيمة الرقم الهيدروجيني ل زيت نباتيأو البنزين أو الكحول النقي.

الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) له مقياس درجة الحموضة مختلف قليلاً يستند إلى قياسات كهروكيميائية لمحلول عازل قياسي. في الأساس ، يستخدم التعريف المعادلة:

الرقم الهيدروجيني = سجل_{ح +}

اين ا_{ح +} تعني نشاط الهيدروجين ، وهو التركيز الفعال لأيونات الهيدروجين في محلول. قد يكون هذا مختلفًا قليلاً عن التركيز الحقيقي. يشمل مقياس درجة الحموضة IUPAC أيضًا العوامل الديناميكية الحرارية ، والتي قد تؤثر على الرقم الهيدروجيني.

بالنسبة لمعظم الحالات ، يكون تعريف الرقم الهيدروجيني القياسي كافياً.

يمكن إجراء قياسات درجة الحموضة الخام باستخدام ورقة عباد الشمس أو أي نوع آخر من ورق الأس الهيدروجيني المعروف بتغيير الألوان حول قيمة الأس الهيدروجيني معينة. تكون معظم المؤشرات وأوراق الأس الهيدروجيني مفيدة فقط لمعرفة ما إذا كانت المادة عبارة عن حمض أم قاعدة أو لتحديد الرقم الهيدروجيني في نطاق ضيق. المؤشر العالمي هو مزيج من حلول المؤشرات التي تهدف إلى توفير تغيير في اللون على مدى درجة الحموضة من 2 إلى 10.

يتم إجراء قياسات أكثر دقة باستخدام المعايير الأولية لمعايرة قطب كهربائي ومقياس درجة الحموضة. يعمل القطب عن طريق قياس الفرق المحتمل بين قطب الهيدروجين والقطب القياسي. مثال على قطب كهربائي قياسي هو كلوريد الفضة.

يستخدم الرقم الهيدروجيني في الحياة اليومية وكذلك العلوم والصناعة. يتم استخدامه في الطهي (على سبيل المثال ، مسحوق الخبز التفاعلي وحمض لجعل السلع المخبوزة ترتفع) ، لتصميم الكوكتيلات ، في المنظفات ، والحفاظ على الطعام. من المهم في صيانة حمام السباحة وتنقية المياه ، والزراعة ، والطب ، والكيمياء ، والهندسة ، وعلم المحيطات ، والبيولوجيا ، وغيرها من العلوم.