Rn 8 mis kolmapäev. Salapärane tervise pH indikaator
pH väärtus (pH tegur) on vesinikioonide aktiivsuse mõõt lahuses, väljendades kvantitatiivselt selle happesust. Kui pH ei ole optimaalsel tasemel, hakkavad taimed kaotama võimet absorbeerida mõningaid tervislikuks kasvuks vajalikke elemente. Kõikidel taimedel on spetsiifiline pH tase, mis võimaldab neil kasvatamisel saavutada maksimaalseid tulemusi. Enamik taimi eelistab kergelt happelist kasvukeskkonda (vahemikus 5,5-6,5).
Vesiniku indeks valemites
Väga lahjendatud lahustes on pH väärtus võrdne vesinikuioonide kontsentratsiooniga. Suuruselt võrdne ja märgilt vastupidine kümnendlogaritm vesinikioonide aktiivsus, väljendatuna moolides liitri kohta:
pH = -lg
Standardtingimustes on pH väärtus vahemikus 0 kuni 14. V puhas vesi, neutraalse pH juures on H + kontsentratsioon võrdne OH - kontsentratsiooniga ja on 1·10 -7 mol liitri kohta. Maksimaalne võimalik pH väärtus on defineeritud pH ja pOH summana ning see on 14.
Vastupidiselt levinud arvamusele võib pH varieeruda mitte ainult vahemikus 0 kuni 14, vaid võib ületada ka neid piire. Näiteks vesinikuioonide kontsentratsioonil = 10 −15 mol/l, pH = 15, hüdroksiidioonide kontsentratsioonil 10 mol/l pOH = −1.
Oluline on mõista! pH skaala on logaritmiline, mis tähendab, et iga muutuse ühik võrdub vesinikioonide kontsentratsiooni kümnekordse muutusega. Teisisõnu, lahus pH-ga 6 on kümme korda happelisem kui lahus pH-ga 7 ja lahus pH-ga 5 on kümme korda happelisem kui pH-ga 6 ja sada korda happelisem kui pH-ga lahus. 7. See tähendab, et kui reguleerite oma toitelahuse pH-d ja peate pH-d kahe punkti võrra muutma (näiteks 7,5-lt 5,5-le), peate kasutama kümme korda rohkem pH-regulaatorit kui siis, kui muudate pH-d ainult üks punkt (7,5–6,5).
PH väärtuse määramise meetodid
Lahuste pH väärtuse määramiseks kasutatakse laialdaselt mitmeid meetodeid. PH väärtust saab ligikaudselt hinnata indikaatorite abil, mõõta täpselt pH-meetriga või määrata analüütiliselt happe-aluse tiitrimisega.
Happe-aluse indikaatorid
Vesinikuioonide kontsentratsiooni ligikaudseks hindamiseks kasutatakse laialdaselt happe-aluse indikaatoreid - orgaanilisi värvaineid, mille värvus sõltub keskkonna pH-st. Tuntumad näitajad on lakmus, fenoolftaleiin, metüülapelsin (metüülapelsin) jt. Indikaatorid võivad esineda kahel erinevat värvi kujul – kas happelisel või aluselisel kujul. Iga indikaatori värvimuutus toimub oma happesuse vahemikus, tavaliselt 1-2 ühikut.
Universaalne indikaator
PH mõõtmise töövahemiku laiendamiseks kasutatakse nn universaalset indikaatorit, mis on segu mitmest indikaatorist. Universaalne indikaator muudab värvi järjestikku punasest kollaseks, roheliseks, siniseks violetseks, kui liigub happelisest piirkonnast aluselisesse.
Selliste segude lahused - "universaalsed indikaatorid" - immutatakse tavaliselt "indikaatorpaberi" ribadega, mille abil saate kiiresti (pH-ühikute või isegi kümnendike täpsusega) määrata vesilahuste happesuse. uurimise all. Lisateabe saamiseks täpne määratlus Lahuse tilga pealekandmisel saadud indikaatorpaberi värvi võrreldakse kohe võrdlusvärviskaalaga, mille välimus on piltidel kujutatud.
PH määramine indikaatormeetodiga on häguste või värviliste lahuste puhul keeruline.
Arvestades asjaolu, et hüdropoonika toitainete lahuste optimaalsed pH väärtused on väga kitsas vahemikus (tavaliselt 5,5–6,5), kasutan ka muid indikaatorite kombinatsioone. Näiteks meil on töövahemik ja skaala vahemikus 4,0 kuni 8,0, mis teeb sellise testi täpsemaks võrreldes universaalse indikaatorpaberiga.
pH-meeter
Spetsiaalse seadme – pH-meetri – kasutamine võimaldab mõõta pH-d laiemas vahemikus ja täpsemalt (kuni 0,01 pH ühikut) kui universaalsete indikaatorite kasutamine. Meetod on mugav ja ülitäpne, eriti pärast indikaatorelektroodi kalibreerimist valitud pH vahemikus. See võimaldab mõõta läbipaistmatute ja värviliste lahuste pH-d ning on seetõttu laialdaselt kasutusel.
Analüütiline mahuline meetod
Analüütiline volumetriline meetod – happe-aluse tiitrimine – annab ka täpsed tulemused lahuste happesuse määramiseks. Uuritavale lahusele lisatakse tilkhaaval teadaoleva kontsentratsiooniga lahus (tiitrimine). Nende segamisel toimub keemiline reaktsioon. Ekvivalentsuspunkt – hetk, mil reaktsiooni täielikuks lõpuleviimiseks on täpselt piisavalt titrant – registreeritakse indikaatori abil. Järgmiseks, teades lisatud tiitrilahuse kontsentratsiooni ja mahtu, arvutatakse lahuse happesus.
Temperatuuri mõju pH väärtustele
PH väärtus võib temperatuurimuutustega muutuda laias vahemikus. Seega on 0,001-molaarse NaOH lahuse pH 20 °C juures 11,73 ja 30 °C juures pH=10,83. Temperatuuri mõju pH väärtustele on seletatav vesinikioonide (H +) erineva dissotsiatsiooniga ja see ei ole katseviga. Temperatuuriefekti ei saa pH-meetri elektroonika kompenseerida.
Toitelahuse pH reguleerimine
Toitelahuse hapestamine
Toitelahust tuleb tavaliselt hapestada. Ioonide neeldumine taimede poolt põhjustab lahuse järkjärgulist leelistamist. Iga lahus, mille pH on 7 või kõrgem, tuleb kõige sagedamini reguleerida optimaalse pH-tasemeni. Toitelahuse hapestamiseks võib kasutada erinevaid happeid. Kõige sagedamini kasutatakse väävel- või fosforhapet. Rohkem õige otsus hüdropooniliste lahenduste jaoks on puhverlisandid nagu ja. Need tooted mitte ainult ei vii pH väärtused optimaalsele tasemele, vaid ka stabiliseerivad väärtusi pikaks ajaks.
PH reguleerimisel nii hapete kui ka leeliste abil tuleb nahapõletuste vältimiseks kanda kummikindaid. Kogenud keemik käsitleb kontsentreeritud väävelhapet oskuslikult, lisab hapet tilkhaaval vette. Kuid algajatele hüdroponistidele on ehk parem võtta ühendust kogenud keemikuga ja paluda tal valmistada 25% väävelhappe lahus. Hapet lisades lahust segatakse ja määratakse selle pH. Kui teate ligikaudset väävelhappe kogust, saate selle lisada mõõtsilindrist.
Väävelhapet tuleb lisada väikeste portsjonitena, et lahust mitte liiga palju hapestada, mis tuleb seejärel uuesti leelistada. Kogenematu töötaja jaoks võib hapendamine ja leelistamine kesta lõputult. Lisaks aja ja reaktiivide raiskamisele viib selline regulatsioon toitelahuse tasakaalust välja taimede jaoks ebavajalike ioonide kuhjumise tõttu.
Toitelahuse leelistamine
Liiga happelised lahused muudetakse naatriumhüdroksiidiga (naatriumhüdroksiidiga) aluseliseks. Nagu nimigi ütleb, on see söövitav aine, seega tuleb kasutada kummikindaid. Soovitatav on osta naatriumhüdroksiidi pillide kujul. Kauplustes kodukeemia naatriumhüdroksiidi saab osta torupuhastusvahendina, näiteks Krot. Lahustage üks tablett 0,5 liitris vees ja lisage leeliseline lahus toitainelahusele järk-järgult pidevalt segades, kontrollides sageli selle pH-d. Ükski matemaatiliste arvutustega ei saa kindlaks määrata, kui palju hapet või leelist tuleks antud juhul lisada.
Kui soovite ühel alusel kasvatada mitut põllukultuuri, peate need valima nii, et mitte ainult nende optimaalne pH langeks kokku, vaid ka nende vajadused teiste kasvufaktorite järele. Näiteks kollased nartsissid ja krüsanteemid nõuavad pH 6,8, kuid erinevat õhuniiskuse taset, mistõttu ei saa neid samal alusel kasvatada. Kui annate nartsissidele sama palju niiskust kui krüsanteemidele, lähevad nartsissi sibulad mädanema. Katsetes jõudis rabarber maksimaalne areng pH 6,5 juures, kuid võiks kasvada isegi pH 3,5 juures. Kaer, mis eelistab pH väärtust umbes 6, annab hea saagi pH 4 juures, kui lämmastiku annust toitelahuses oluliselt suurendada. Kartul kasvab üsna laias pH vahemikus, kuid kõige paremini kasvab see pH 5,5 juures. Sellest pH-st madalamal saadakse ka kõrgeid mugulaid, kuid need omandavad hapu maitse. Maksimaalse saagi saamiseks Kõrge kvaliteet, peab toitainete lahuste pH olema täpselt reguleeritud.
Vesilahuste üks olulisemaid omadusi on nende happesus (või aluselisus), mille määrab H-ioonide kontsentratsioon+ ja OH ( cm . ELEKTROLÜÜTILINE DISSOTSIATSIOON. ELEKTROLÜIDID). Nende ioonide kontsentratsioonid vesilahustes on seotud lihtsa seosega = TO w ; (nurksulud näitavad tavaliselt kontsentratsiooni mol/l ühikutes). Suurust Kw nimetatakse vee ioonsaaduseks ja see on antud temperatuuril konstantne. Niisiis, kell 0 o C on 0,11 H 10 14, 20 o C juures 0,69 H 10 14 ja 100 o C juures 55,0 H 10 14 . Kõige sagedamini kasutatav tähendus onK w kell 25 o C, mis on 1,00 Ch 10 14 . Absoluutselt puhtas vees, mis ei sisalda isegi lahustunud gaase, H-ioonide kontsentratsioon+ ja OH on võrdsed (lahus on neutraalne). Muudel juhtudel need kontsentratsioonid ei lange kokku: happelistes lahustes domineerivad H-ioonid + , leeliselistes OH ioonides . Kuid nende toode mis tahes vesilahuses on konstantne. Seega, kui tõstate ühe iooni kontsentratsiooni, väheneb teise iooni kontsentratsioon sama palju. Seega nõrgas happelahuses, milles = 10 5 mol/l = 10 9 mol/l ja nende toode on endiselt 10 14 . Samamoodi leeliselises lahuses = 3,7 H 10 3 mol/l = 10 14 /3,7 H 10 3 = 2,7 H 10 11 mol/l.Eeltoodust järeldub, et lahuse happesust saab üheselt väljendada, näidates selles ainult vesinikuioonide kontsentratsiooni. Näiteks puhtas vees = 10 7 mol/l. Praktikas on selliste numbritega opereerimine ebamugav. Lisaks H-ioonide kontsentratsioonid +
lahendused võivad erineda umbes 10-st sadu triljoneid kordi 15 mol/l ( tugevaid lahendusi leelised) kuni 10 mol/l (kontsentreeritud vesinikkloriidhape), mida ei saa ühelgi graafikul kujutada. Seetõttu on juba ammu kokku lepitud, et vesinikioonide kontsentratsiooni korral lahuses tuleb märkida ainult 10 astendaja, mis on võetud vastupidise märgiga; Selleks tuleks kontsentratsiooni väljendada astmena 10x, ilma kordajata, näiteks 3,7 H103 = 10 2,43 . (Täpsemate arvutustega, eriti in kontsentreeritud lahused, ioonide kontsentratsiooni asemel kasutatakse nende aktiivsust.) Seda eksponenti nimetatakse vesiniku eksponendiks ja lühendatult pH tähistusest vesinik ja Saksa sõna Potenzi matemaatika kraad. Seega definitsiooni järgi pH = lg[H +
]; see väärtus võib varieeruda väikestes piirides - ainult 1 kuni 15 (ja sagedamini 0 kuni 14). Selle H-ioonide kontsentratsiooni muutusega +
10 korda vastab ühe ühiku pH muutusele. PH-tähise võttis teaduslikku kasutusse 1909. aastal Taani füüsika- ja biokeemik S.P.L. Sørensen, kes uuris sel ajal õllelinnaste kääritamisel toimuvaid protsesse ja nende sõltuvust söötme happesusest. Toatemperatuuril neutraalsetes lahustes pH = 7, happelistes lahustes pH 7. Vesilahuse ligikaudse pH väärtuse saab määrata indikaatorite abil. Näiteks metüüloranž pH väärtusel 4,4 on kollane; lakmus pH 8 juures sinine jne. Täpsemalt (kuni sajandikku murdosa) saab pH väärtust määrata spetsiaalsete seadmete – pH-meetrite – abil. Sellised seadmed mõõdavad elektriline potentsiaal lahusesse sukeldatud spetsiaalne elektrood; see potentsiaal sõltub vesinikioonide kontsentratsioonist lahuses ja seda saab mõõta suure täpsusega. Huvitav on võrrelda erinevate hapete, aluste, soolade (kontsentratsioonil 0,1 mol/l), aga ka mõnede segude ja loodusobjektide lahuste pH väärtusi. Tärniga tähistatud halvasti lahustuvate ühendite puhul on antud küllastunud lahuste pH. Tabel 1. Lahuste vesinikuindikaatorid Looduslikus vees on alati happeline reaktsioon (pH 2 + H 2 O « H + + HCO 3 2 . Kui küllastate vett süsihappegaasiga kl atmosfääri rõhk, on saadud "sooda" pH 3,7; ligikaudu 0,0007% vesinikkloriidhappe lahusel on selline happesus maomahl on palju happelisem! Kuid isegi kui suurendate CO rõhku 2
lahuse kohal kuni 20 atm, ei lange pH väärtus alla 3,3. See tähendab, et gaseeritud vett (loomulikult mõõdukalt) võib juua ilma tervist kahjustamata, isegi kui see on süsihappegaasiga küllastunud. Teatud pH väärtused on elusorganismide elu jaoks äärmiselt olulised. Biokeemilised protsessid neis peavad toimuma rangelt määratud happesuse juures. Bioloogilised katalüsaatorid Ensüümid on võimelised töötama ainult teatud pH piirides ja kui need piirid ületavad, võib nende aktiivsus järsult väheneda. Näiteks ensüümi pepsiini aktiivsus, mis katalüüsib valkude hüdrolüüsi ja soodustab seega valguliste toiduainete seedimist maos, on maksimaalne pH väärtustel umbes 2. Seetõttu on normaalseks seedimiseks vajalik, et maomahl on üsna madalad pH väärtused: tavaliselt 1,531, 67. Kell peptiline haavand mao pH langeb keskmiselt 1,48-ni ja kaksteistsõrmiksoole haavandiga võib see ulatuda isegi 105-ni. Maomahla täpne pH väärtus määratakse maosisese uuringuga (pH-sond). Kui inimesel on madal happesus, Keharakkudes on pH umbes 7, rakuvälises vedelikus 7,4. Väljaspool rakke asuvad närvilõpmed on pH muutuste suhtes väga tundlikud. Kudede mehaanilise või termilise kahjustuse korral rakuseinad hävivad ja nende sisu langeb peale närvilõpmed. Selle tulemusena tunneb inimene valu. Skandinaavia teadlane Olaf Lindahl viis läbi järgmise eksperimendi: spetsiaalse nõelavaba injektori abil süstiti inimese naha kaudu väga õhuke lahusejuga, mis ei kahjustanud rakke, vaid mõjus närvilõpmetele. On näidatud, et valu tekitavad just vesinikkatioonid ja lahuse pH langedes valu tugevneb. Samamoodi toimib sipelghappe lahus, mis süstitakse naha alla nõelavate putukate või nõgeste poolt, otse "närve". Erinev tähendus Kudede pH selgitab ka seda, miks mõne põletiku korral inimene tunneb valu, teiste puhul mitte. Huvitaval kombel andis naha alla puhta vee süstimine eriti äge valu. Seda esmapilgul kummalist nähtust seletatakse järgmiselt: rakud kokkupuutel puhas vesi osmootse rõhu tagajärjel need rebenevad ja nende sisu mõjutab närvilõpmeid. Vere pH väärtus peab jääma väga kitsastesse piiridesse; isegi kerge hapestumine (atsidoos) või leelistamine (alkaloos) võib viia organismi surmani. Atsidoosi täheldatakse selliste haiguste puhul nagu bronhiit, vereringepuudulikkus, kopsukasvajad, kopsupõletik, diabeet, palavik, neeru- ja soolekahjustus. Alkoloosi täheldatakse kopsude hüperventilatsiooni (või sissehingamise) korral puhas hapnik), aneemia, CO mürgistuse, hüsteeria, ajukasvaja, liigse tarbimisega söögisooda või aluseline mineraalveed, diureetikumide võtmine. Huvitav on see, et arteriaalse vere pH peaks tavaliselt olema vahemikus 7,37–7,45 ja venoosse vere pH vahemikus 7,34–7,43. Ka erinevad mikroorganismid on väga tundlikud keskkonna happesuse suhtes. Seega arenevad kergelt aluselises keskkonnas patogeensed mikroobid kiiresti, samas kui happelises keskkonnas nad vastu ei pea. Seetõttu kasutatakse toodete säilitamiseks (marineerimiseks, soolamiseks) reeglina happelisi lahuseid, lisades äädikat või toidu happed. Suur tähtsus on keemiliste ja tehnoloogiliste protsesside jaoks õige pH valik. Toetus soovitud väärtus pH, vältides selle märgatavat kõrvalekaldumist tingimuste muutumisel ühes või teises suunas, on võimalik nn puhverlahuse (inglise keelest buff soften shocks) abil. Sellised lahused on sageli nõrga happe ja selle soola või nõrga aluse ja selle soola segu. Sellised lahendused "vastupanu" teatud piirides (nn puhvermaht) Paljudel looduslikel vedelikel on puhverdavad omadused. Näiteks oleks vesi ookeanis, puhvri omadused mis on suuresti tingitud lahustunud süsinikdioksiidist ja vesinikkarbonaadi ioonidest HCO Rakuvedelik ja veri on ka looduslike puhverlahuste näited. Seega sisaldab veri umbes 0,025 mol/l süsihappegaasi ja selle sisaldus meestel on ligikaudu 5% kõrgem kui naistel. Bikarbonaadiioonide kontsentratsioon veres on ligikaudu sama (ka meestel on neid rohkem). Pinnase testimisel on pH üks kõige enam olulised omadused. Erinevatel muldadel võib pH olla vahemikus 4,5 kuni 10. Eelkõige saab pH väärtuse põhjal hinnata mulla toitainete sisaldust, aga ka seda, millised taimed saavad antud pinnases edukalt kasvada. Näiteks ubade, salati ja musta sõstra kasv on pärsitud, kui mulla pH on alla 6,0; kapsas alla 5,4; õunapuud alla 5,0; kartul alla 4,9. Happelised mullad on tavaliselt vähem rikkad toitaineid, kuna nad suudavad vähem säilitada taimedele vajalikke metallikatioone. Näiteks pinnasesse sisenevad vesinikuioonid tõrjuvad sealt välja seotud Ca ioonid Happeliste muldade deoksüdeerimiseks kasutatakse lupjamist, lisades aineid, mis seovad järk-järgult liigset hapet. Selliseks aineks võivad olla looduslikud mineraalid: kriit, lubjakivi, dolomiit, aga ka lubi, räbu koos metallurgiatehased. Kasutatav deoksüdeerija kogus sõltub pinnase puhvermahust. Näiteks savipinnase lupjamine nõuab rohkem deoksüdeerivaid aineid kui liivane pinnas. Suur tähtsus on sademevee pH mõõtmisel, mis võib väävli olemasolu tõttu olla üsna happeline lämmastikhapped. Need happed tekivad atmosfääris lämmastik- ja väävel(IV) oksiididest, mis eralduvad koos paljude tööstusharude, transpordi, katlamajade ja soojuselektrijaamade jäätmetega. Teada on, et madala pH väärtusega (alla 5,6) happevihmad hävitavad taimestikku ja veekogude elumaailma. Seetõttu jälgitakse pidevalt vihmavee pH-d.
Tabel võimaldab meil teha mitmeid huvitavaid tähelepanekuid. Näiteks pH väärtused näitavad koheselt hapete ja aluste suhtelist tugevust. Selgelt on näha ka neutraalse keskkonna tugev muutus nõrkade hapete ja aluste poolt moodustatud soolade hüdrolüüsi tulemusena, samuti happeliste soolade dissotsiatsiooni käigus.
Lahendus
RN
HCl
1,0
H2SO4
1,2
H2C2O4
1,3
NaHS04
1,4
N 3 PO 4
1,5
Maomahl
1,6
Veinhape
2,0
Sidrunihape
2,1
HNO2
2,2
Sidrunimahl
2,3
Piimhape
2,4
Salitsüülhape
2,4
Lauaäädikas
3,0
Greibimahl
3,2
CO 2
3,7
õunamahl
3,8
H2S
4,1
Uriin
4,8–7,5
Must kohv
5,0
Sülg
7,4–8
Piim
6,7
Veri
7,35–7,45
Sapp
7,8–8,6
Ookeani vesi
7,9–8,4
Fe(OH)2
9,5
MgO
10,0
Mg(OH)2
10,5
Na2CO3
11
Ca(OH)2
11,5
NaOH
13,0
Dobish. Elektrokeemilised konstandid
. M., 1980
Chirkin A. et al. Terapeudi diagnostika käsiraamat
. Minsk. 1993. aasta
Vesinikuindeks, pH (hääldatakse "pe ash", ingliskeelne hääldus pH - piː"eɪtʃ, "pi eych") - vesinikioonide aktiivsuse mõõt (väga lahjendatud lahustes võrdub see kontsentratsiooniga) lahust ja väljendades kvantitatiivselt selle happesust, arvutatakse vesinikioonide aktiivsuse negatiivse (pööratud) kümnendlogaritmina, väljendatuna moolides liitri kohta:
Lugu Selle kontseptsiooni võttis 1909. aastal kasutusele Taani keemik Sørensen. Indikaatorit nimetatakse pH-ks selle esimeste tähtedega Ladinakeelsed sõnad potentia hydrogeni - vesiniku tugevus või pondus hydrogeni - vesiniku kaal. Üldiselt tähistab keemias kombinatsioon pX tavaliselt väärtust, mis on võrdne −log X-ga ja tähte H sel juhul tähistab vesinikuioonide kontsentratsiooni (H+) või täpsemalt hüdrooniumioonide termodünaamilist aktiivsust. PH ja pOH võrrandid Kuva pH väärtus Puhtas vees temperatuuril 25 °C on vesinikuioonide () ja hüdroksiidioonide () kontsentratsioonid ühesugused ja moodustavad 10–7 mol/l, see tuleneb otseselt vee ioonsaaduse definitsioonist, mis võrdub · ja on 10–14 mol²/l² (temperatuuril 25 °C). Kui mõlemat tüüpi ioonide kontsentratsioonid lahuses on samad, peetakse lahust neutraalseks. Happe lisamisel veele vesinikuioonide kontsentratsioon suureneb ja hüdroksiidioonide kontsentratsioon vastavalt väheneb, aluse lisamisel vastupidi, hüdroksiidioonide sisaldus suureneb ja vesinikioonide kontsentratsioon väheneb. Kui > öeldakse, et lahus on happeline ja millal > leeliseline. Esitluse hõlbustamiseks kasutatakse negatiivsest eksponendist vabanemiseks vesinikioonide kontsentratsioonide asemel nende kümnendlogaritmi, mis on võetud vastupidise märgiga, mis on tegelikult vesiniku eksponent - pH. pOH pH pöördväärtus on mõnevõrra vähem levinud - lahuse aluselisuse näitaja pOH, mis on võrdne OH-ioonide kontsentratsiooni negatiivse kümnendlogaritmiga lahuses: nagu mis tahes vesilahus 25 °C juures on ilmne, et sellel temperatuuril: pH väärtused erineva happesusega lahustes- Vastupidiselt levinud arvamusele võib pH varieeruda mitte ainult vahemikus 0 kuni 14, vaid võib ületada ka neid piire. Näiteks vesinikuioonide kontsentratsioonil = 10 −15 mol/l, pH = 15, hüdroksiidioonide kontsentratsioonil 10 mol/l pOH = −1.
|
- Vesinikuioonide kontsentratsiooni ligikaudseks hindamiseks kasutatakse laialdaselt happe-aluse indikaatoreid - orgaanilisi värvaineid, mille värvus sõltub keskkonna pH-st. Tuntumad näitajad on lakmus, fenoolftaleiin, metüülapelsin (metüülapelsin) jt. Indikaatorid võivad esineda kahel erinevat värvi kujul – kas happelisel või aluselisel kujul. Iga indikaatori värvimuutus toimub oma happesuse vahemikus, tavaliselt 1–2 ühikut.
- PH mõõtmise töövahemiku laiendamiseks kasutatakse nn universaalset indikaatorit, mis on segu mitmest indikaatorist. Universaalne indikaator muudab värvi järjestikku punasest kollaseks, roheliseks, siniseks violetseks, kui liigub happelisest piirkonnast aluselisesse. PH määramine indikaatormeetodiga on häguste või värviliste lahuste puhul keeruline.
- Spetsiaalse seadme – pH-meetri – kasutamine võimaldab mõõta pH-d laiemas vahemikus ja täpsemalt (kuni 0,01 pH ühikut) kui indikaatorite kasutamine. pH määramise ionomeetriline meetod põhineb galvaanilise ahela EMF mõõtmisel millivoltmeeter-ionomeetriga, sealhulgas spetsiaalse klaaselektroodiga, mille potentsiaal sõltub H + ioonide kontsentratsioonist ümbritsevas lahuses. Meetod on mugav ja ülitäpne, eriti pärast indikaatorelektroodi kalibreerimist valitud pH vahemikus, võimaldab mõõta läbipaistmatute ja värviliste lahuste pH-d ning on seetõttu laialdaselt kasutusel.
- Analüütiline volumetriline meetod – happe-aluse tiitrimine – annab ka täpsed tulemused lahuste happesuse määramiseks. Uuritavale lahusele lisatakse tilkhaaval teadaoleva kontsentratsiooniga lahus (tiitrimine). Kui need on segatud, lekib see keemiline reaktsioon. Ekvivalentsuspunkt – hetk, mil reaktsiooni täielikuks lõpuleviimiseks on täpselt piisavalt titrant – registreeritakse indikaatori abil. Järgmiseks, teades lisatud tiitrilahuse kontsentratsiooni ja mahtu, arvutatakse lahuse happesus.
- Temperatuuri mõju pH väärtustele
Lugu
PH ja pOH võrrandid
Kuva pH väärtus
Puhtas vees temperatuuril 25 °C on vesinikuioonide () ja hüdroksiidioonide () kontsentratsioonid ühesugused ja moodustavad 10 -7 mol/l, see tuleneb otseselt vee ioonsaaduse definitsioonist, mis võrdub · ja on 10–14 mol²/l² (temperatuuril 25 °C).
Kui mõlemat tüüpi ioonide kontsentratsioonid lahuses on võrdsed, siis öeldakse, et lahusel on neutraalne reaktsioon. Happe lisamisel veele vesinikuioonide kontsentratsioon suureneb ja hüdroksiidioonide kontsentratsioon vastavalt väheneb, aluse lisamisel vastupidi, hüdroksiidioonide sisaldus suureneb ja vesinikioonide kontsentratsioon väheneb. Millal > öeldakse, et lahendus on hapu, ja millal > - aluseline.
Esitamise mugavuse huvides kasutatakse negatiivsest eksponendist vabanemiseks vesinikioonide kontsentratsioonide asemel nende kümnendlogaritmi, mis on võetud vastupidise märgiga, mis on tegelikult vesiniku eksponent - pH).
pOH
pH pöördväärtus on mõnevõrra vähem levinud - lahuse aluselisuse näitaja pOH, mis on võrdne OH-ioonide kontsentratsiooni negatiivse kümnendlogaritmiga lahuses:
nagu iga vesilahuse puhul temperatuuril 22 °C = 1,0 × 10–14, on ilmne, et sellel temperatuuril:
pH väärtused erineva happesusega lahustes
- Vastupidiselt levinud arvamusele võib pH varieeruda mitte ainult vahemikus 0 kuni 14, vaid võib ületada ka neid piire. Näiteks vesinikuioonide kontsentratsioonil = 10 -15 mol/l, pH = 15, hüdroksiidioonide kontsentratsioonil 10 mol/l pOH = -1.
|
Kuna temperatuuril 25 °C (standardtingimused) = 10–14, on selge, et sellel temperatuuril pH + pOH = 14.
Kuna happelistes lahustes > 10 -7, siis happeliste lahuste pH on pH< 7, аналогично pH щелочных растворов pH >7, neutraalsete lahuste pH on 7. Kõrgematel temperatuuridel suureneb vee dissotsiatsioonikonstant ja vastavalt suureneb vee ioonsaadus, mistõttu pH osutub neutraalseks< 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH -); при понижении температуры, напротив, нейтральная pH возрастает.
PH väärtuse määramise meetodid
Lahuste pH väärtuse määramiseks kasutatakse laialdaselt mitmeid meetodeid. PH väärtust saab ligikaudselt hinnata indikaatorite abil, mõõta täpselt pH-meetriga või määrata analüütiliselt happe-aluse tiitrimisega.
- Vesinikuioonide kontsentratsiooni ligikaudseks hindamiseks kasutatakse laialdaselt happe-aluse indikaatoreid - orgaanilisi värvaineid, mille värvus sõltub keskkonna pH-st. Tuntumad näitajad on lakmus, fenoolftaleiin, metüülapelsin (metüülapelsin) jt. Indikaatorid võivad esineda kahel erinevat värvi kujul – kas happelisel või aluselisel kujul. Iga indikaatori värvimuutus toimub oma happesuse vahemikus, tavaliselt 1-2 ühikut.
PH mõõtmise töövahemiku laiendamiseks kasutatakse nn universaalset indikaatorit, mis on segu mitmest indikaatorist. Universaalne indikaator muudab värvi järjestikku punasest kollaseks, roheliseks, siniseks violetseks, kui liigub happelisest piirkonnast aluselisesse. PH määramine indikaatormeetodiga on häguste või värviliste lahuste puhul keeruline.
- Spetsiaalse seadme – pH-meetri – kasutamine võimaldab mõõta pH-d laiemas vahemikus ja täpsemalt (kuni 0,01 pH ühikut) kui indikaatorite kasutamine. pH määramise ionomeetriline meetod põhineb galvaanilise ahela EMF mõõtmisel millivoltmeeter-ionomeetriga, sealhulgas spetsiaalse klaaselektroodiga, mille potentsiaal sõltub H + ioonide kontsentratsioonist ümbritsevas lahuses. Meetod on mugav ja ülitäpne, eriti pärast indikaatorelektroodi kalibreerimist valitud pH vahemikus, võimaldab mõõta läbipaistmatute ja värviliste lahuste pH-d ning on seetõttu laialdaselt kasutusel.
- Analüütiline volumetriline meetod – happe-aluse tiitrimine – annab ka täpsed tulemused lahuste happesuse määramiseks. Uuritavale lahusele lisatakse tilkhaaval teadaoleva kontsentratsiooniga lahus (tiitrimine). Nende segamisel toimub keemiline reaktsioon. Ekvivalentsuspunkt – hetk, mil reaktsiooni täielikuks lõpuleviimiseks on täpselt piisavalt titrant – registreeritakse indikaatori abil. Järgmiseks, teades lisatud tiitrilahuse kontsentratsiooni ja mahtu, arvutatakse lahuse happesus.
- Temperatuuri mõju pH väärtustele
0,001 mol/L HCl 20 °C juures on pH=3, 30 °C juures pH=3
0,001 mol/L NaOH 20 °C juures on pH=11,73, 30 °C juures pH=10,83
Vesinikuindeks – pH – on vesinikioonide aktiivsuse (lahjendatud lahuste puhul peegeldab kontsentratsiooni) mõõt lahuses, väljendades kvantitatiivselt selle happesust, arvutatuna negatiivse (vastupidise märgiga) kümnendlogaritmina. vesinikioonide aktiivsus, väljendatuna moolides liitri kohta.
pH = – log
Selle kontseptsiooni võttis 1909. aastal kasutusele Taani keemik Sørensen. Näitajat nimetatakse pH-ks, ladinakeelsete sõnade potentia hydrogeni - vesiniku tugevus või pondus hydrogenii - vesiniku kaal esimeste tähtede järgi.
pH pöördväärtus on mõnevõrra vähem levinud - lahuse aluselisuse näitaja pOH, mis on võrdne OH-ioonide kontsentratsiooni negatiivse kümnendlogaritmiga lahuses:
рОН = – log
Puhtas vees temperatuuril 25 °C on vesinikuioonide () ja hüdroksiidioonide () kontsentratsioonid ühesugused ja ulatuvad 10-7 mol/l-ni, see tuleneb otseselt vee autoprotolüüsi konstandist K w, mida muidu nimetatakse vee ioonne saadus:
K w = 10–14 [mol 2 /l 2 ] (temperatuuril 25 °C)
pH + pH = 14
Kui mõlemat tüüpi ioonide kontsentratsioonid lahuses on samad, peetakse lahust neutraalseks. Happe lisamisel veele vesinikuioonide kontsentratsioon suureneb ja hüdroksiidioonide kontsentratsioon vastavalt väheneb, aluse lisamisel vastupidi, hüdroksiidioonide sisaldus suureneb ja vesinikioonide kontsentratsioon väheneb. Kui > öeldakse, et lahus on happeline ja millal > leeliseline.
pH määramine
Lahuste pH väärtuse määramiseks kasutatakse laialdaselt mitmeid meetodeid.
1) pH väärtust saab ligikaudselt hinnata indikaatorite abil, mõõta täpselt pH-meetriga või määrata analüütiliselt happe-aluse tiitrimise teel.
Vesinikuioonide kontsentratsiooni ligikaudseks hindamiseks kasutatakse laialdaselt happe-aluse indikaatoreid - orgaanilisi värvaineid, mille värvus sõltub keskkonna pH-st. Tuntumad näitajad on lakmus, fenoolftaleiin, metüülapelsin (metüülapelsin) jt. Indikaatorid võivad esineda kahel erinevat värvi kujul – kas happelisel või aluselisel kujul. Iga indikaatori värvimuutus toimub oma happesuse vahemikus, tavaliselt 1-2 ühikut (vt tabel 1, õppetund 2).
PH mõõtmise töövahemiku laiendamiseks kasutatakse nn universaalset indikaatorit, mis on segu mitmest indikaatorist. Universaalne indikaator muudab värvi järjestikku punasest kollaseks, roheliseks, siniseks violetseks, kui liigub happelisest piirkonnast aluselisesse. PH määramine indikaatormeetodiga on häguste või värviliste lahuste puhul keeruline.
2) Analüütiline volumetriline meetod - happe-aluse tiitrimine - annab täpsed tulemused ka lahuste üldhappesuse määramiseks. Uuritavale lahusele lisatakse tilkhaaval teadaoleva kontsentratsiooniga lahus (tiitrimine). Nende segamisel toimub keemiline reaktsioon. Ekvivalentsuspunkt – hetk, mil reaktsiooni täielikuks lõpuleviimiseks on täpselt piisavalt titrant – registreeritakse indikaatori abil. Järgmiseks, teades lisatud tiitrilahuse kontsentratsiooni ja mahtu, arvutatakse lahuse üldhappesus.
Keskkonna happesus on oluline paljude keemiliste protsesside jaoks ning konkreetse reaktsiooni võimalikkus või tulemus sõltub sageli keskkonna pH-st. Reaktsioonisüsteemis teatud pH väärtuse hoidmiseks laboriuuringutel või tootmisel kasutatakse puhverlahuseid, mis võimaldavad hoida peaaegu konstantset pH väärtust lahjendamisel või lahusele väikese koguse happe või leelise lisamisel.
PH väärtust kasutatakse laialdaselt erinevate bioloogiliste keskkondade happe-aluse omaduste iseloomustamiseks (tabel 2).
Reaktsioonikeskkonna happesus on elussüsteemides toimuvate biokeemiliste reaktsioonide jaoks eriti oluline. Vesinikuioonide kontsentratsioon lahuses mõjutab sageli valkude ja nukleiinhapete füüsikalis-keemilisi omadusi ja bioloogilist aktiivsust, mistõttu organismi normaalseks funktsioneerimiseks on happe-aluse homöostaasi säilitamine erakordse tähtsusega ülesanne. Bioloogiliste vedelike optimaalse pH dünaamiline säilitamine saavutatakse puhversüsteemide toimel.
3) Spetsiaalse seadme - pH-meetri - kasutamine võimaldab mõõta pH-d laiemas vahemikus ja täpsemalt (kuni 0,01 pH ühikut) kui indikaatorite kasutamine, on mugav ja ülitäpne, võimaldab mõõta läbipaistmatu pH-d. ja värvilised lahused ning seetõttu laialdaselt kasutatav.
PH-meetri abil mõõdetakse vesinikioonide kontsentratsiooni (pH) lahustes, joogivees, toiduainetes ja toorainetes, keskkonnaobjektides ja tootmissüsteemides tehnoloogiliste protsesside pidevaks jälgimiseks, sh agressiivses keskkonnas.
PH-meeter on asendamatu uraani ja plutooniumi eraldamise pH-lahuste riistvaraliseks jälgimiseks, kui nõuded seadmete näitude õigsusele ilma kalibreerimiseta on ülikõrged.
Seadet saab kasutada statsionaarsetes ja mobiilsetes laborites, sealhulgas välilaborites, aga ka kliinilises diagnostika-, kohtuekspertiisi-, uurimis- ja tootmislaborites, sealhulgas liha-, piima- ja pagaritööstuses.
Viimasel ajal on pH-meetrid laialdaselt kasutusel ka akvaariumifarmides, veekvaliteedi jälgimisel kodutingimustes, põllumajanduses (eriti hüdropoonikas) ning ka tervisediagnostika jälgimiseks.
Tabel 2. Mõnede bioloogiliste süsteemide ja muude lahenduste pH väärtused
Süsteem (lahendus) | |
Kaksteistsõrmiksool | |
Maomahl | |
Inimese veri | |
Lihas | |
Pankrease mahl | |
Rakkude protoplasma | |
Peensoolde | |
Merevesi | |
Valk kana muna | |
apelsinimahl | |
Tomatimahl | |
- Soole düsbioos - düsbioosi põhjused, nähud, sümptomid ja ravi täiskasvanutel, toitumine ja ennetamine Kuidas soolestikku kasuliku mikroflooraga täita
- Valguse lampjalgsuse sümptomid ja ravi täiskasvanutel: lapse kontsad rulluvad sissepoole, mida teha?
- Kuidas ravida hallux valgust täiskasvanutel massaažiga, kui jalg rullub sissepoole.Miks jalg läheb sissepoole?
- Soolehaiguste diagnoosimine: vajadusel ja uurimismeetodid