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pH值

2021-02-26 12:10:05

碱化学
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pH,亦称pH值氢离子浓度指数酸碱值[离𢀖](音ㄌㄧㄥˊ)标值,是溶液离子活度的一种标度,也就是通常意义上溶液程度的衡量标准。这个概念是1909年由丹麦生物化学家瑟伦·索伦森提出的。“pH”中的“H”代表氢离子(H),而“p”的来源则有几种说法。第一种称p代表德语“Potenz”,意思是力度、强度;第二种称pH代表拉丁文“pondus hydrogenii”,即“氢的量”;第三种认为p只是索伦森随意选定的符号,因为他也用了q。现今的化学界把p加在无量纲量前面表示该量的负对数。

通常情况下(25℃、298K左右),当pH小于7的时候,溶液呈酸性,当pH大于7的时候,溶液呈碱性,当pH等于7的时候,溶液为中性。

pH允许小于0,如盐酸(10mol/L)的pH为−1。同样,pH也允许大于14,如氢氧化钠(10mol/L)的pH为15。

注意:pH试纸不能读小数。

定义

资料专题:pH值定义

测量

有很多方法来测量溶液的pH:

  • 在待测溶液中加入pH指示剂,不同的指示剂根据不同的pH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。此外,有多种pH指示剂配制而成的pH试剂。
  • 使用pH试纸,pH试纸有广泛试纸和精密试纸,用玻棒沾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试纸以氢离子来量度待测溶液的pH,但油中没含有氢离子,因此pH试纸不能够显示出油份的pH。
  • 使用pH计,pH计是一种测量溶液pH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三位。

pOH

pOH(氢氧根离子浓度指数)是和pH相对应的表示溶液中氢氧根离子活度的概念,定义如下:

pOH=−log10⁡[OH−]{\displaystyle{\mbox{pOH}}=-\log _{10}\left[{\mbox{OH}}^{-}\right]}

当在298K(25℃)的时候,水的离子积Kw=[H+][OH−]=10−14{\displaystyle{\mbox{K}}_{\mbox{w}}=[{\mbox{H}}^{+}][{\mbox{OH}}^{-}]=10^{-14}},因为log⁡Kw=log⁡[H+]+log⁡[OH−]{\displaystyle \log{\mbox{K}}_{w}=\log[{\mbox{H}}^{+}]+\log[{\mbox{OH}}^{-}]},所以此时pOH=14-pH,pH和pOH之和为14。

应用

生物系统中的pH
组织或物质pH
胃酸1
溶酶体4.5
嗜铬细胞英语Chromaffin cell颗粒5.5
人类皮肤5.5
尿6.0
37 °C下的纯水6.81
细胞质7.2
脑脊液(CSF)7.5
血液7.34–7.45
线粒体基质8.0
胰腺分泌物8.1

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也用于判断病情。
  • 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:很多植物有喜欢酸性土壤或碱性土壤的习性,例如的种植。控制土壤的pH可以使种植的植物生长的更好。

参见

参考

高立出版集团 -- 普通化学实验(彩色版). [2010-11-07]. (原始内容存档于2016-03-04).

高雄市立高雄高级中学化学科研究. 高中基础化学(二)第一章 常见的化学反应.: 14 (中文(台湾)‎).

延伸阅读

外部连接

资料专题:pH值外部连接