従来の 0 ～ 14 の範囲外の pH も可能ですが、機器や溶液自体に起因するさまざまな制限により、そのような物質を測定することはできません.
多くの場合、水は pH 7 の中性溶液とラベル付けされます。また、酸性に見える溶液は pH 7 未満であると言われ、塩基性である溶液は pH 7 より大きいと言われます。これらの数値はどのようなもので、解決策について何を教えてくれるでしょうか?溶液の pH 値は 0f 0-14 の範囲しかないというのは本当ですか?
pH スケールとは?
pH スケールは、物質が酸性か塩基性かを判断し、化学物質の強度を計算するために使用されます。 pH 値は、ほとんどの一般的な化学物質で 1 から 14 の範囲の数値で、7 が中間点または中性点です。 7未満の値は酸性度の指標であり、数値が減少するにつれて増加し、7を超える値はアルカリ度を示し、値が増加するにつれて増加します.ここで注目すべき興味深い点の 1 つは、pH スケールが線形スケールではないことです。言い換えると、pH 3 の酸は、pH 6 の酸の 2 倍の強さではありません。理解すべき重要な違いは、pH スケールが対数スケールであることです。
pH スケール (写真提供:BlueRingMedia/Shutterstock)
pH の正式な定義は、それが特定の溶媒中の水素イオンの活性の単なる尺度であることを示しています。ここでの活動は、それらの動きが自由であることを意味します。これは、化学物質がイオン化して溶液中にイオンを放出する場合にのみ可能です。
pH 式
pH を計算する式は次のようになります:pH=−log10[Hsolvated]。
これは、10 を底とする対数式です。このスケールでは、pH 3 の物質は、pH 4 の物質よりも 10 倍酸性度が高く、pH 5 の物質よりも 100 倍酸性度が高くなります。同様に、 、pH 9 の物質は、pH 8 の物質よりも 10 倍アルカリ性が高く、pH 6 の物質よりも 1000 倍アルカリ性が高い.
pH の p は何の略ですか?
pH スケールの発見の背後にある話は非常に興味深いものです。 pH の概念は、デンマークのコペンハーゲンにあるカールスバーグ研究所で働いていた Soren Peder Lauritz という名前の化学者によって最初に導入されました。この用語の最初の言及は、次のようなものでした — pH — 下付き文字に H が付いた小さな p。
デンマークの化学者ソーレン ピーター ローリッツ (写真提供:パブリック ドメイン/ウィキメディア コモンズ)
H は概念全体が展開する水素イオン濃度を表しますが、p の正確な意味は非常に議論されています。スケールは基本的に可能性を測定します 負の 力 を数えることによる異なる解の違い 頻繁。 「力」と「可能性」という言葉はどちらも p で始まります ソレンセンが話し、研究を発表した 3 つの言語 (フランス語、ドイツ語、デンマーク語) すべてで。その曖昧さを考えると、p の意味は 概念自体にとって過度に重要なものではありませんが、化学の分野における大きな謎の 1 つとして残っています。
pH 値を 0 ～ 14 の範囲外にすることはできますか?
理論的に言えば、pH スケールは実際には負の無限大から正の無限大までの範囲にあるはずです。このクレームは、物質の pH が水素イオン濃度の負の対数によって定義される値であると述べているその定義に従っています。ただし、実際には、標準的な実験室で見つかるほとんどの溶液の pH 値は 0 ～ 14 です。これは、0 未満または 14 を超える pH レベルに到達するために、それぞれ非常に酸性または塩基性の溶液が必要になるためです。
飽和水酸化ナトリウム溶液 (NaOH) 溶液は、そのモル濃度に基づいて 15 の pH を持つと想定されています。ただし、化学物質は、大きな分子の溶媒和 (分解) に対する障害として機能する水の存在により完全に溶媒和することはできません。これにより、水素イオンを吸収するイオンである水酸化物イオン (OH–) の放出が減少し、溶液の pH が上昇します。
pH がマイナスになる可能性はありますか?
負の pH 評価を達成することは間違いなく可能です。実際には、モル濃度が 1 を超える水素イオン濃度を生成する酸は、計算すると負の pH を示します。ただし、酸が実際に 負の pH 値は、実験室で効果的に検証できるものではありません。
ガラス電極pH計（写真提供：Sakan.p/Shutterstock）
これを概観するために、塩酸 (HCL) の 12 M 溶液を考えてみましょう。この化学物質の pH は -1.08 である必要がありますが、これは標準の pH スケールよりも 1 単位高いですが、既知の機器では測定できません。リトマス試験紙 (pH を測定する最も一般的な手段) は、pH 値が 7 より上か下かのみを示します。そのため、実際の値を確立するには pH メーターが必要です。しかし、ガラス電極 pH メーターでさえ、酸誤差と呼ばれるものが原因で、これらの高度なデバイスでさえ真の値よりも高い pH を測定する原因となります。これらの機器の効率を改善して「完璧」を達成したとしても (これはほとんど不可能に思えます)、最終的な問題が 1 つあります。それは効果的な集中力です。
実効集中力とは?
強酸が水中で完全に解離して、デバイスのメーターを負の値にするのに必要な数の水素イオンを放出することはありません。この問題を強調するのが有効濃度です 水素イオンの濃度は常に真の濃度よりも低くなります。これは、強酸および濃酸溶液では、酸の単位あたりの水が非常に少ないためです。水は酸の分解を助け、その過程で水素イオンを放出します。これは、水が双極子分子であり、正味の効果的な双極子運動を生み出すためです。しかし、水がないと、酸分子は十分に分解されず、モル濃度に基づいて予想されるよりも pH が高くなります。
最後の言葉
結論として、従来の 0 ～ 14 の範囲外の pH を持つことは確かに可能です。ただし、そのような場合、機器や溶液自体によって引き起こされるさまざまな制限により、pH は有用な、または意味のある尺度でさえありません。高濃度の溶液を標識するには、モル濃度などの濃度を直接使用する必要があります。
単純な観点から言えば、pH が行うことは、非常に小さい H+ 濃度をより身近な数値範囲にするのに役立ちますが、濃度が大きくなると、この方法はその価値を失い、代わりに逆効果になります .願わくば、時間の経過とともに、極端な測定の効率と精度を向上させる特定の変更が行われることを願っています.結局、pH は化学の世界で最も有名で有用な概念の 1 つであり、科学の領域では正確さが不可欠です!
