PH值(氢离子浓度指数)
英 文:hydrogen ion concentration
拉丁语:Pondus hydrogenii
[编辑本段]pH的概念
氢离子浓度指数的数值俗称“pH值”。表示溶液酸性或碱性程度的数值,即所含氢离子浓度的常用对数的负值。
如果某溶液所含氢离子的浓度为每升0.00001克,它的氢离子浓度指数就是5。
氢离子浓度指数一般在0-14之间,当它为7时溶液呈中性,小于7时呈酸性,值越小,酸性越强;大于7时呈碱性,值越大,碱性越强。
pH是1909年由丹麦生物化学家Soren Peter Lauritz Sorensen提出。p来自德语Potenz(means potency, power),意思是浓度、力量,H(hydrogen ion)代表氢离子(H+);有时候pH也被写为拉丁文形式的Pondus hydrogenii(Pondus=压强、压力,hydrogenii=氢)。
pH是溶液中氢离子活度的一种标度,也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。pH值越趋向于0表示溶液酸性越强,反之,越趋向于14表示溶液碱性越强,在常温下,pH=7的溶液为中性溶液。
[编辑本段]水的电离和水的离子积常数
水的电离 为了便于理解和说明pH,首先阐述一下水的电离和水的离子积常数。
水的电离 水是一种极弱的电解质,可以发生微弱的电离,其电离方程式为:H2O+H2O≒H3O+ + OH-,简写为H2O≒H+ + OH-,是一个吸热过程。水的电离受温度影响,加酸加碱都能抑制水的电离。水的电离是水分子与水分子之间的相互作用而引起的,因此极难发生。实验测得,25℃时1L纯水中只有1×10^(-7)mol的水分子发生电离。由水分子电离出的H+和OH-数目在任何情况下总相等。25℃时,纯水中[H+]=[OH-]=1×10^(-7)mol/L.
水的离子积常数 [H+]·[OH-]=K(W),其中K(W)称作水的离子积常数,简称水的离子积;[H+]和[OH-]是分别是指整个溶液中氢离子和氢氧根离子的总物质的量浓度.K(W)只随温
度
变
化
而
变
化
,
是
温
度
常
数
.
如
25℃,[H+]=[OH-]=1×10^(-7)mol/L,K(W)=1×10^(-14);100℃时,[H+]=[OH-]=1×10^(-6)mol/L,K(W)=1×10^(-12).
[编辑本段]溶液的酸碱性和pH
溶液酸性、中性或碱性的判断依据是:[H+]和[OH-]的浓度的相对大小.在任意温度时溶液[H+]>[OH-]时呈酸性,[H+]=[OH-]时呈中性,[H+]<[OH-]时呈碱性.但当溶液中[H+]、[OH-]较小时,直接用[H+]、[OH-]的大小关系表示溶液酸碱性强弱就显得很不方便.为了免于用氢离子浓度负冥指数进行计算的繁琐,丹麦生物化学家泽伦森(Soernsen)在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替,并定义为\"pH\"。数学上定义pH为氢离子浓度的常用对数负值,即:pH=-lg[H+].
在标准温度(25℃)和压力下,pH=7的水溶液(如:纯水)为中性,这是因为水在标
准温度和压力下自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积(水的离子积常数)始终是1×10^(-14),且两种离子的浓度都是1×10^(-7)mol/L。pH值小说明H+的浓度大于OH-的浓度,故溶液酸性强,而pH值增大则说明H+的浓度小于OH-的浓度,故溶液碱性强。所以pH值愈小,溶液的酸性愈强;pH愈大,溶液的碱性也就愈强。
通常pH值是一个介于0和14之间的数,当pH<7的时候,溶液呈酸性,当pH>7的时候,溶液呈碱性,当pH=7的时候,溶液呈中性.但在非水溶液或非标准温度和压力的条件下,pH=7可能并不代表溶液呈中性,这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K(100℃)的温度下,pH=6为中性溶液。
[编辑本段]pH的计算
在pH的计算中[H+]指的是溶液中氢离子的物质的量浓度(有时也被写为[H3O+],水合氢离子的物质的量浓度),单位为mol/L(摩尔/升),在稀溶液中,氢离子活度约等于氢离子的浓度,可以用氢离子浓度来进行近似计算。
[编辑本段]pH的测量
有很多方法来测量溶液的pH值:
1.在待测溶液中加入pH指示剂,不同的指示剂根据不同的pH值会变化颜色,根据指示剂的研究就可以确定pH的范围。滴定时,可以作精确的pH标准.
PH试纸和标准比色卡2.使用pH试纸.pH试纸有广泛试纸和精密试纸,用玻棒蘸一点待测溶液到试纸上,然后根据试纸的颜色变化并对照比色卡也可以得到溶液的pH。上
方的表格就相当于一张比色卡.pH试纸不能够显示出油份的pH,由于pH试纸以氢铁制成和以氢铁来量度待测溶液的pH值,但油中没含有氢铁,因此pH试纸不能够显示出油份的pH。
3.使用pH计.pH计是一种测量溶液pH值的仪器,它通过pH选择电极(如玻璃电极)来测量出溶液的pH。pH计可以精确到小数点后两位.
此外还有许多其他更为先进更为精确的pH值测算方法和手段.
[编辑本段]pH在实际生活中的应用
由pH的定义可知,pH是衡量溶液酸碱性的尺度,在很多方面需要控制溶液的酸碱,这些地方都需要知道溶液的pH:
医学上:人体血液的pH值通常在7.35-7.45之间,如果发生波动,就是病理现象。唾液的pH值也被用于判断病情。如夏季蚊虫叮咬会分泌出甲酸(蚁酸),人感到痒,是因为此时pH低于7显酸性可采用肥皂水、牙膏来增加pH值可以使人减轻痛痒感。
化学和化工上:很多化学反应需要在特定的pH下进行,否则得不到所期望的产物。
农业上:很多植物有喜酸性土壤或碱性土壤的习性,如茶的种植。控制土壤的pH可以使种植的植物生长的更好。
工业应用上怎么得到液体的PH值呢,现在测量PH的仪表有很多,比如笔式PH计(pen pH meter),在线PH计,都可以随时精确的测量出PH值。
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