Qu'est-ce que le pH dans l'eau?

April 20

pH est, sur sa face, un concept simple. Il indique l'acidité ou la basicité d'une solution à base d'eau sur une échelle de 0 à 14, où un pH de 7 est neutre (ni acide ni basique), un pH inférieur à 7 est acide, et un pH supérieur à 7 est basique . Les origines de ces chiffres et les calculs qui les produisent, cependant, sont relativement complexes.

Eau

Chaque chimie étudiant de première année sait que l'eau est H? O. Mais au niveau atomique, l'eau est beaucoup plus complexe que sa formule suggère. Dans l'eau, les deux atomes d'hydrogène liaison à l'atome d'oxygène (appelé atome «central»), qui peut être représenté sous la forme HOH. Chacune des liaisons OH peut, sans raison apparente, briser. Ces obligations, appelées "liaisons covalentes," représentent deux électrons, et quand les pauses obligataires, les électrons restent avec l'atome d'oxygène. Cela donne le fragment OH une charge négative, formant ce que les chimistes appellent «ion hydroxyde," OH ?. L'atome d'hydrogène seul, maintenant ses électrons manquante, forme un ion positif, H ?, également connu comme un proton. Cette séparation en ions positifs et négatifs est appelé Sous forme d'équation chimique "dissociation.":

H? O? H? + OH?

Dans l'eau pure, un certain nombre de molécules d'eau sera, à un moment donné, toujours être dissocié, mais la quantité de H? et OH? sera égal (parce que H? ne peut pas former sans créer OH? et vice-versa).

La concentration

Les chimistes expriment la concentration en unités de moles par litre (ce qui est appelé "molarité" et est représenté comme M ou mol / L). Une taupe représente 6.022 × 10²³ atomes ou molécules. Dans l'eau pure, la concentration en H? et OH? sont chacun égaux à 1,0 x 10 ?? mol / L.

pH

Le pH est en fait une indication de la concentration de la concentration en H? ions. Le «p» est le pH est fonction de la p. P-fonction d'un nombre x est donnée par P (x) = -log (x). Dans l'eau pure, la concentration en H? est de 1,0 × 10 ??, et p (H) = -log (1,0 × 10 ??) = 7, d'où le pH de pur ou \ "neutre \" eau.

Ces calculs deviennent plus intéressantes lorsque les substances sont dissoutes dans l'eau qui augmentent le H? ou OH? concentrations. Comme il se trouve que le produit de l'H? et OH? la concentration (en mol / L) est toujours égale à 1,0 x 10? ¹ ?. Dans le cas de l'eau pure, H? et OH? sont chacun 1,0 x 10 ??, ou bien:

(1,0 x 10 ??) (1,0 x 10 ??) = 1,0 × 10? ¹?

acides

Les acides sont des composés qui augmentent la quantité de H? dans la solution. acide chlorhydrique (HCl), par exemple, se dissocie pour former H? et Cl ?:

HCl? H? + Cl?

Ce processus déséquilibre le H? et OH? déjà présent dans l'eau. Mais le produit de H? et les concentrations OH- seront encore 1,0 x 10? ¹ ?. Si de l'acide ont été ajoutés pour amener le H? concentration, par exemple, 1,0 x 10 ??, puis pH = -log (1,0 x 10 ??) = 5. Ainsi, le pH des solutions acides est inférieur à 7.

bases

Les bases sont des composés qui augmentent la quantité de OH ?, tel que l'hydroxyde de sodium (NaOH):

NaOH? N / a? + OH?

Ajout d'une base à l'eau va augmenter la concentration de OH? mais il va également provoquer la concentration en H? diminuer. L'augmentation de la concentration de OH? à, par exemple, 1,0 x 10 ?? mol / L, entraînerait H? pour diminuer à 1,0 × 10 ?? mol / L, et p (1,0 × 10 ??) = 8. C'est pourquoi un pH supérieur à 7 est représente une solution basique.