Таблица: шкала pH, примеры

Таблица: шкала pH, примеры

Кислотно-щелочное равновесие.

Показатель pH и его влияние на качество питьевой воды.

Что такое pH?

pH («potentia hydrogeni» — сила водорода, или «pondus hydrogenii» — вес водорода) — это единица измерения активности ионов водорода в любом веществе, количественно выражающая его кислотность.

Данный термин появился в начале ХХ века в Дании. Показатель pH ввел датский химик Сорен Петр Лауриц Соренсен (1868-1939), хотя утверждения о некой «силе воды» встречаются и у его предшественников.

Активность водорода определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в молях на литр:

pH = -log[H+]

Для простоты и удобства при вычислениях был введен показатель pH. рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН-, образующихся при диссоциации воды. Принято измерять уровень pH по 14-цифровой шкале.

Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода [H+] (рН больше 7) по сравнению с ионами гидроксида [ОН-], то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н+ (рН меньше 7) — кислую реакцию. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга.

кислая среда: [H+] > [OH-]
нейтральная среда: [H+] = [OH-]
щелочная среда: [OH-] > [H+]

Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. В нейтральной воде показатель рН равен 7.

При растворении в воде различных химических веществ этот баланс изменяется, что приводит к изменению значения рН. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении щелочи — наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает.

рН показатель отражает степень кислотности или щелочности среды, в то время как «кислотность» и «щелочность» характеризуют количественное содержание в воде веществ, способных нейтрализовывать соответственно щелочи и кислоты. В качестве аналогии можно привести пример с температурой, которая характеризует степень нагрева вещества, но не количество тепла. Опустив руку в воду, мы можем сказать какая вода — прохладная или теплая, но при этом не сможем определить сколько в ней тепла (т.е. условно говоря, как долго эта вода будет остывать).

pH считается одним из важнейших показателей качества питьевой воды. Он показывает кислотно-щелочное равновесие и влияет на то, как будут протекать химические и биологические процессы. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т.д. От кислотно-щелочного равновесия среды нашего организма напрямую зависит наше самочувствие, настроение и здоровье.

Современный человек живет в загрязненной окружающей среде. Многие приобретают и употребляют пищу, изготовленную из полуфабрикатов. Кроме этого практически каждый человек ежедневно подвергается стрессовому воздействию. Все это оказывает влияние на кислотно-щелочное равновесие среды организма, смещая его в сторону кислот. Чай, кофе, пиво, газированные напитки снижают показатель pH в организме.

Считается, что кислая среда является одной из основных причин разрушения клеток и повреждения тканей, развития заболеваний и процессов старения, росту болезнетворных организмов. В кислой среде до клеток не доходит строительный материал, разрушается мембрана.

Кислая среда провоцирует множество заболеваний, среди которых сердечно-сосудистые заболевания, артрит, остеопороз, онкологические заболевания и др, а так же способствует развитию бактерий, вирусов, грибков, гельминтов и прочих паразитов. Паразиты предпочитают кислую среду обитания, и именно в кислотной среде они проявляют себя наиболее патогенно. Кислую среду в организме создают психические и физические перегрузки, мясо, пища, прошедшая глубокую термическую и иную технологическую обработку, снижающую содержание в ней полезных веществ. Эти же источники закисления наполняют организм свободными радикалами, которые перегружают иммунную систему. Один из признаков закисления организма — некомфортная сухость во рту.

Внешне о состоянии кислотно-щелочного равновесия крови человека можно судить по цвету его конъюнктивы в уголках глаз. При оптимальном кислотно-щелочном балансе цвет конъюнктивы ярко-розовый, если же у человека повышается щелочность крови, конъюнктива приобретает темно-розовый окрас, а при повышении кислотности окрас конъюнктивы становится бледно-розовым. При чем цвет конъюнктивы изменяется уже через 80 секунд после употребления веществ, влияющих на кислотно-щелочное равновесие.

Организм регулирует рН внутренних жидкостей, поддерживая значения на определенном уровне. Кислотно-щелочной баланс организма — это определенное соотношение кислот и щелочей, способствующее его нормальному функционированию. Кислотно-щелочной баланс зависит от сохранения относительно постоянных пропорций между межклеточными и внутриклеточными водами в тканях организма. Если кислотно-щелочное равновесие жидкостей в организме не будет поддерживаться постоянно, нормальное функционирование и сохранение жизни окажутся невозможными. Поэтому важно контролировать то, что вы потребляете.

Кислотно-щелочной баланс – это наш индикатор здоровья. Чем мы «кислее», тем скорее стареем и больше болеем. Для нормальной работы всех внутренних органов уровень рН в организме должен быть щелочным, в интервале от 7 до 9.

pH внутри нашего тела не всегда одинаков — некоторые его части более щелочные, а некоторые кислотные. Организм регулирует и поддерживает гомеостаз уровня pH лишь в отдельных случаях, например pH крови. На уровень pH почек и других органов, кислотно-щелочное равновесие которых не регулируются организмом, влияют пища и напитки, которые мы употребляем.

pH крови

Уровень pH крови поддерживается организмом в диапазоне 7.35-7.45. Нормальным показателем pH крови человека считается 7,4-7,45. Даже незначительное отклонение этого показателя влияет на способность крови переносить кислород. Если pH крови повышается до 7,5, она переносит на 75% кислорода больше. При снижении показателя pH крови до 7,3 человеку уже сложно подняться с постели. При 7,29 он может впасть в кому, если показатель pH крови снизится ниже 7,1 — человек умирает.

Уровень pH крови должен поддерживаться в здоровом диапазоне, поэтому организм использует органы и ткани для поддержания его постоянства. Вследствие этого, уровень pH крови не меняется из-за употребления щелочной или кислотной воды, но ткани и органы тела, используемые для регулировки pH крови, меняют свой pH.

pH почек

На параметр pH почек оказывает влияние вода, пища, метаболические процессы в организме. Кислотная еда (например мясные продукты, молочные продукты и др.) и напитки (сладкие газированные напитки, алкогольные напитки, кофе и пр.) приводят к низкому уровню pH в почках, потому что организм выводит излишнюю кислотность через мочу. Чем ниже уровень pH мочи, тем тяжелее приходится работать почкам. Поэтому кислотная нагрузка, приходящаяся от такой еды и напитков на почки, называется потенциальной кислотно-почечной нагрузкой.

Употребление щелочной воды приносит почкам пользу — происходит повышение уровня pH мочи, снижается кислотная нагрузка на организм. Увеличение pH мочи повышает pH организма в целом и избавляет почки от кислотных токсинов.

pH желудка

В пустом желудке содержится не больше чайной ложки желудочной кислоты, выработанной в последний прием пищи. Желудок производит кислоту по мере необходимости при употреблении пищи. Желудок не выделяет кислоту, когда человек пьет воду.

Очень полезно — пить воду на пустой желудок. Показатель pH увеличивается при этом до уровня 5-6. Увеличенный pH будет иметь мягкий антацидный эффект и приведет к увеличению количества полезных пробиотиков (благотворных бактерий). Увеличение pH желудка повышает pH организма, что ведет к здоровому пищеварению и освобождает от симптомов расстройства желудка.

pH подкожного жира

Жировые ткани организма имеют кислотный pH, поскольку в них откладываются излишние кислоты. Организму приходится хранить кислоту в жировых тканях, когда она не может быть выведена или нейтрализована иными способами. Поэтому смещение pH организма в кислую сторону — это один из факторов лишнего веса.

Позитивное влияние щелочной воды на массу тела состоит в том, что щелочная вода помогает выводить из тканей излишнюю кислоту, поскольку помогает почкам работать более рационально. Это помогает контролировать вес, поскольку многократно снижается количество кислоты, которое тело должно «хранить». Щелочная вода также улучшает результаты здоровой диеты и упражнений, помогая организму справиться с излишней кислотностью, выделяемой жировыми тканями в процессе потери веса.

Кости

У костей щелочной pH, так как они в основном состоят из кальция. Их pH постоянен, но если кровь нуждается в регулировке pH, кальций забирается из костей.

Польза, приносимая щелочной водой костям, состоит в их защите, путем снижения количества кислоты, с которым организму приходится бороться. Исследования показали, что употребление щелочной воды снижает рассасывание костей — остеопороз.

pH печени

У печени слабощелочной pH, на уровень которого влияет и пища, и напитки. Сахар и алкоголь должны быть расщеплены в печени, а это приводит к излишкам кислоты.

Польза, приносимая щелочной водой печени, состоит в наличии в такой воде антиоксидантов; установлено, что щелочная вода усиливает работу двух антиоксидантов, находящихся в печени, способствующих более эффективному очищению крови.

pH организма и щелочная вода

Щелочная вода позволяет частям тела, сохраняющим pH крови, работать с большей производительностью. Повышение уровня pH в частях тела, отвечающих за поддержание pH крови, поможет этим органам оставаться здоровыми и работать оперативно.

Между приемами пищи Вы можете помочь Вашему организму нормализовать показатель pH, употребляя щелочную воду. Даже небольшое увеличение pH может оказать огромное влияние на состояние здоровья.

По данным исследований японских ученых, показатель pH питьевой воды, находящийся в диапазоне 7-8, повышает продолжительность жизни населения на 20-30%.

В зависимости от уровня рН воды можно условно разделить на несколько групп:

• сильнокислые воды 9.5

Обычно уровень рН питьевой водопроводной воды находится в пределах, при которых он непосредственно не влияет на потребительские качества воды. В речных водах pH обычно находится в пределах 6.5-8.5, в атмосферных осадках 4.6-6.1, в болотах 5.5-6.0, в морских водах 7.9-8.3.

ВОЗ не предлагает какой-либо рекомендуемой по медицинским показателям величины для рН. Известно, что при низком рН вода обладает высокой коррозионной активностью, а при высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Именно поэтому для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9.

Примеры значений pH

Вещество

pH

Электролит в свинцовых аккумуляторах

Интересно знать: Немецкий биохимик ОТТО ВАРБУРГ, удостоенный в 1931 Нобелевской премии по физиологии и медицине доказал, что недостаток кислорода (кислая среда pH

Для сохранения и поддержания здоровья нам необходима правильная щелочная вода (рН=7.5 и выше). Это позволит лучше сохранять кислотно-щелочное равновесие жидкостей организма, так как основные жизненные среды имеют слабощелочную реакцию.

Уже при нейтральной биологической среде организм может обладать удивительной способностью к самоисцелению.

Не знаете где можно взять правильную воду ? Я подскажу!

Нажатие на кнопку « Узнать » не ведет к каким-либо финансовым тратам и обязательствам.

Вы лишь получите информацию о доступности правильной воды в Вашем регионе ,

а так же получите уникальную возможность бесплатно стать членом клуба здоровых людей

и получить скидку 20% на все предложения + накопительный бонус.

Вступи в международный клуб здоровья Coral Club, получи БЕСПЛАТНО дисконтную карту, возможность участия в акциях, накопительный бонус и другие привилегии!

Таблица: шкала pH, примеры

Понятие рН – от латинского «сила или вес водорода», ввел датский химик Сорен Петр Лауриц Соренсен в 1909 году. Это водородный показатель кислотности среды, характеризующийся наличием ионов водорода (Н + ). Если ионов водорода в среде много, она кислая, если мало — щелочная. [7]Актуальность темы. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ (рН) – одно из важнейших свойств водных растворов – их кислотность (или щелочность), которая определяется концентрацией ионов водорода (Н+) и гидроксид-ионов (ОН–). [3] Область применения водородного показателя очень широка: это химия, пищевая промышленность, экология, биология, медицина. Утоляя жажду, мы пьем воду и различные напитки, но как это отразится на кислотно-щелочном баланс внутренней среды организма, ведь биохимические процессы должны протекать при строго заданной кислотности. (таблица 1) Нарушение правил питания может повлиять на здоровье в целом, спровоцировав появление щелочной или среды с повышенной кислотностью в организме. Следствие этого: нарушение в деятельности желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. [2]Таблица 1

Напиток

Значение pH

Минеральная вода негазированная

Минеральная вода газированная

При исследовании почвы рН является одной из наиболее важных характеристик. По значению рН, в частности, можно судить о содержании в почве питательных веществ, а также о том, какие растения могут успешно расти на данной почве. Например, рост фасоли, салата, черной смородины затрудняется при рН почвы ниже 6,0; капусты – ниже 5,4; яблони – ниже 5,0; картофеля – ниже 4,9. Кислые почвы обычно менее богаты питательными веществами, необходимыми растениям. [6] Аквариумисту важно знать о водородном показателе, так как его значение указывается в условиях содержания того или иного вида рыб (таблица2). [4]Таблица 2

Наименование рыбки

рН воды

Живородящие (гуппи, меченосец)

Золотая рыбка (все разновидности)

Телескоп, гурами, петушок

Косметические и моющие средства должны иметь оптимальное значение рН для того, чтобы при их применении не страдала кожа, поэтому их необходимо проверять перед использованием (таблица 3). [8]Таблица 3

Для сухой кожи подходят косметические средства с рН от 3-4 до 5,5

Для жирной кожи подходят косметические средства с рН от 7 до 9

Косметические средства с рН от 5,5-7 универсальны и их могут использовать люди с различными типами кожи, не нанося ущерба своему организму.

Твердое туалетное мыло: pH 9-11Жидкое мыло: рН 5,5

Краски для волос:pH 8,5-11,0

Шампунь: pH 5,0-5,5Бальзам– ополаскиватель: pH 3-5

Препараты для химической завивки:9,0-9,5

Крем для рук: pH 6,0-7,0

Гигиеническая помада: pH 5,0-5,5

И так как это напрямую влияет на нашу жизнь, то приготовление шкалы рН и исследование различных сред, которые мы используем в быту, стало актуальной темой для меня и интересной для окружающих.Объект исследований: различные жидкости, растворы и среды.Предмет исследований: водородный показатель рН.Цель работы: приготовить шкалу рН, чтобы определять кислотность(щелочность) сред, которые встречаются в повседневной жизни. Для достижения этой цели я поставила перед собой следующие задачи:1. Приготовить индикатор для определения рН среды в домашних условиях.2. Измерить водородный показатель различных сред с помощью прибора рН-метр. 3. Составить шкалу рН.4. Сделать вывод о том, как знание рН среды можно использовать в нашей жизни. Использовала такие методы исследования как:1) Изучение энциклопедической литературы, научных изданий, ресурсов сети Интернет. [5]2) Проведение исследовательских методов.3) Измерение прибором рН-метр.4) АнкетированиеГипотеза: Я предполагаю, что рН можно измерить не только специальными приборами в лаборатории, а также индикаторами, изготовленными в домашних условиях, и использовать полученные знания.

2. Основная часть

2.1 Водородный показатель.

Из энциклопедической литературы я узнала, что вместо термина «рН раствора» часто используют термин «водородный показатель». Это название подчеркивает, что кислотность или щелочность растворов можно выразить через концентрацию одних только ионов водорода Н+. [1] В водных растворах, имеющий нейтральную среду, pH = 7, в кислотных растворах pH7. Здесь представлены значения рH для некоторых жидкостей:1. Желудочный сок – 1.0-2.0 pH 2. Лимонный сок – 2.0 pH3. Пищевой уксус – 2.4 pH5. Яблочный сок – 3.0 pH6. Слюна – 6.35-6.85 pH7. Молоко – 6.6-6.9 pH 8. Чистая вода – 7.0 pH9. Кровь – 7.36-7.44 pH10. Морская вода – 8.0 pH11. Раствор пищевой соды – 8.5 pH12. Отбеливатель (хлорная известь) – 12.5 рН [12] 2.2. Индикаторы рН Существует несколько способов измерения значения pH в водных растворах. Для получения более точного результата нужно использовать прибор pH-метр. Но в домашних условиях или для получения приблизительного результата, можно воспользоваться специальными индикаторами, то есть органическими веществами-красителями, которые в разных средах имеют разную окраску. [1] Наиболее известные индикаторы: лакмус, метиловый оранжевый и фенолфталеин – приведены в таблице 4. Таблица 4

Цвет индикатора, интервал рН:

Читайте также:  Самые популярные сорта редиса для Подмосковья, Урала и Сибири

Щелочная диета. Таблица щелочных и кислотных продуктов

История

Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogenii — вес водорода. Вообще в химии сочетанием pX принято обозначать величину, равную -lgX, а буква H в данном случае обозначает концентрацию ионовводорода (H ), или, точнее, термодинамическую активностьоксоний-ионов.

Понятие водородного показателя введено датским химиком Сёренсеном в 1909 году. Показатель называется pH (по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, либо pondus hydrogeni — вес водорода). В химии сочетанием pX обычно обозначают величину, которая равна lg X, а буквой H в этом случае обозначают концентрацию ионов водорода (H ), либо, вернее, термодинамическую активность гидроксоний-ионов.

Показатель основности раствора pOH .

  • Вопреки распространённому мнению, pH может изменяться не только в интервале от 0 до 14, а может и выходить за эти пределы. Например, при концентрации ионов водорода [H ] = 10 -15 моль /л, pH = 15, при концентрации ионов гидроксида 10 моль /л pOH = −1.
Некоторые значения pH
Вещество pH
Электролит в свинцовых аккумуляторах lt;1.0
Желудочный сок 1,0—2,0
Лимонный сок 2,5±0,5
Лимонад Кола 2,5
Уксус 2,9
Яблочный сок 3,5±1,0
Пиво 4,5
Кофе 5,0
Модный шампунь 5,5
Чай 5,5
Кислотный дождь lt; 5,6
Кожа здорового человека

6,5

Слюна 6,35—6,85
Молоко 6,6-6,9
Чистая вода 7,0
Кровь 7,36—7,44
Морская вода 8,0
Мыло (жировое) для рук 9,0—10,0
Нашатырный спирт 11,5
Отбеливатель ( хлорка ) 12,5
Раствор соды 13,5

Так как при 25 °C (стандартных условиях)[H ] · [OH-] = 10-14, то понятно, что при этой температуре pH pOH = 14.

Так как в кислых растворах [H ] gt; 10-7, то pH кислых растворов pH lt; 7, аналогично pH щелочных растворов pH gt; 7, pH нейтральных растворов равен 7. При более высоких температурах константа диссоциации воды повышается, соответственно увеличивается ионное произведение воды, поэтому нейтральной оказывается pH lt; 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H , так и OH-); при понижении температуры, напротив, нейтральная pH возрастает.

как во всяком водном растворе при 25 °C , значит, при этой температуре:

  • Вразрез с распространённым мнением, pH может изменяться кроме интервала 0 – 14, также может и выходить за эти пределы. Например, при концентрации ионов водорода [ H ] = 10 −15 моль/л, pH = 15, при концентрации ионов гидроксида 10 моль /л pOH = −1 .

Т.к. при 25 °C (стандартных условиях) [H ] [OH−] = 10−14, то ясно, что при такой температуре pH pOH = 14.

Т.к. в кислых растворах [H ] gt; 10−7, значит, у кислых растворов pH lt; 7, соответственно, у щелочных растворов pHgt; 7, pH нейтральных растворов равняется 7. При более высоких температурах константа электролитической диссоциации воды увеличивается, значит, увеличивается ионное произведение воды, тогда нейтральной будет pH = 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H , так и OH−); с понижением температуры, наоборот, нейтральная pH увеличивается.

Определение показателя кислотности в лаборатории

При получении земельного участка во временное или постоянное владение необходимо провести анализы почвы и определить уровень ее плодородия, закисления, необходимости обработки для снижения кислотности, щелочности и т.д. Наиболее точные данные можно получить, сдав образцы почвы на химический анализ. Если нет такой возможности, примерно можно определить уровень кислотности домашними способами:

  • используя лакмусовые индикаторные полоски бумаги;
  • по сорнякам, растущим на участке;
  • раствором столового уксуса;
  • отварами листьев некоторых ягодных и садовых культур;
  • прибором (рН-метр или почвенный щуп).

В наш век нещадного эксплуатирования почвенных ресурсов, земля страдает, теряя баланс гармонично растворенных веществ, которые поддерживают оптимальный уровень ph. То же самое и на приусадебных участках, каждый год сажаем культуры (выносим вещества), а вносим в лучшем случае макро элементы (азот, фосфор, калий), да и то не каждый гол, забывая про микроэлементы. А зола? А органика? Основа плодородия вообще редкий гость на наших участках.

Редко, кто может позволить себе вносить на свой участок раз в два года по 2-3 машины навоза осенью под вспашку. Все это дисбалансирует плодородие земли и, соответственно, уровень рН. Наступает пора, когда какая – ни будь основная культура, которая всегда давала стабильные урожаи, перестает их давать, а которая была тщедушной – наоборот, стала родить неплохие урожаи.

Росли одни сорняки – пропали, появились – другие.

Кислотность почвы для растений имеет первостепенное значение.

Все это следствие изменения уровня рН в процессе нашей антропогенной деятельности. Да, да, как раз та самая экология, она тоже играет не последнюю роль. Кроме того, от степени кислотности почвенного горизонта будет зависеть разновидность почвенной микробиоты, в ней живущей.

1. Самый точный способ – при помощи рН метра. Это высокоточный прибор для измерения кислотности почвы и есть он только в лабораториях.

2. Индикаторы: лакмусовая бумага, фенолфталеин, метиловый оранжевый. Тоже лабораторный вариант определения кислотности почвы. Реактивы есть только в их ведомстве.

Хотя лакмусовую бумагу, если постараться, можно купить в спец магазинах. Она меняет цвет при погружении ее в подготовленный специальным образом почвенный образец. Для этого нужно взять в соотношении 1:5 почва дистиллированная вода (2 гр:10 мл), смешать, хорошо встряхнуть их и оставить на сутки. Затем его отфильтровать и опустить в раствор индикаторную бумажку, сверить ее цвет со специальной шкалой, которая всегда есть на ее упаковке.

Изменяясь от оранжевой (рН 3,0) до синей (рН 10,0) она отражает картину и уровень рН почвы.

Если реакция нейтральна (рН 7,0), то цвет бумажки будет желто – зеленый.

3. Есть специальные приборы с длинным щупом, способные проникнуть на большую глубину для измерения кислотности почвы.

4. Есть еще народные способы. Точно также, по принципу, описанному во втором способе, только индикатором здесь выступает сок краснокочанной капусты. Изменение окраски почвенного раствора на розовый говорит о склонности к кислой реакции, если цвет фиолетовый или синий – к щелочной.

5. Может выступать столовый уксус может выступать измерителем кислотности почвы. Капнуть его на почвенный субстрат. Если зашипит, значит щелочная среда, если нет, тогда кислые почвы или нейтральные.

Размешать субстрат в настое из листьев смородины, дать отстояться. Если он окрасится в красный – среда кислая, в зеленый – слабокислая, синеватый – нейтральная.

Понятно, что у трёх последних методов есть свои минусы. Но за неимением других возможностей, можно попробовать.

Существует несколько методов определения значения pH растворов. Водородный показатель приблизительно оценивают при помощи индикаторов, точно измерять при помощи pH-метра либо определять аналитическим путём, проводя кислотно-основное титрование.

  1. Для грубой оценки концентрации водородных ионов часто используют кислотно-основные индикаторы — органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. Самые популярные индикаторы: лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и др. Индикаторы могут быть в 2х по-разному окрашенных формах — или в кислотной, или в основной. Изменение цвета всех индикаторов происходит в своём интервале кислотности, зачастую составляющем 1–2 единицы.
  2. Для увеличения рабочего интервала измерения pH применяют универсальный индикатор , который является смесью из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно изменяет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным способом затруднено для мутных либо окрашенных растворов.
  3. Применение специального прибора — pH -метра — дает возможность измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH ), чем при помощи индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, которая включает стеклянный электрод, потенциал которого зависим от концентрации ионов H в окружающем растворе. Способ обладает высокой точностью и удобством, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН , что дает измерять pH непрозрачных и цветных растворов и поэтому часто применяется.
  4. Аналитический объёмный метод — кислотно-основное титрование — тоже даёт точные результаты определения кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) каплями добавляют к раствору, который исследуется. При их смешивании происходит химическая реакция. Точка эквивалентности — момент, когда титранта точно хватает, для полного завершения реакции, — фиксируется при помощи индикатора. После этого, если известна концентрация и объём добавленного раствора титранта, определяется кислотность раствора.
  5. Влияние температуры на значения pH :

0,001 моль/Л HCl при 20 °C имеет pH=3, при 30 °C pH=3,

0,001 моль/Л NaOH при 20 °C имеет pH=11,73, при 30 °C pH=10,83,

Влияние температуры на значения pH объясняют разчной диссоциацией ионов водорода (H ) и не есть ошибкой эксперимента. Температурный эффект нельзя компенсировать за счет электроники pH-метра.

Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

  1. Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы — органические вещества- красители , цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус , фенолфталеин , метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах — либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1—2 единицы.

Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.

  1. Использование специального прибора — pH-метра — позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод , потенциал которого зависит от концентрации ионов H в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.
  2. Аналитический объёмный метод — кислотно-основное титрование — также даёт точные результаты определения кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) по каплям добавляется к исследуемому раствору. При их смешивании протекает химическая реакции. Точка эквивалентности — момент, когда титранта точно хватает, чтобы полностью завершить реакцию, — фиксируется с помощью индикатора. Далее, зная концентрацию и объём добавленного раствора титранта, вычисляется кислотность раствора.
  3. Влияние температуры на значения pH

0.001 мол/Л HCl при 20 °C имеет pH=3, при 30 °C pH=3

0.001 мол/Л NaOH при 20 °C имеет pH=11.73, при 30 °C pH=10.83

Влияние температуры на значения pH объяснятеся различной диссоциацией ионов водорода (H ) и не является ошибкой эксперимента. Температурный эффект невозможно компенсировать за счет электроники pH-метра.

После забора материала проба доставляется в лабораторию. Для того чтобы замедлить обмен веществ, так как это влияет на достоверность результата, из пробирки удаляют пузырьки газа, а ее помещают в лед.

В лаборатории проводят анализ крови электрометрическим методом, используя стеклянные Ph-электроды. Производят подсчет числа ионов водорода и определяют концентрацию углекислого газа в крови.

По полученным данным резюмируют:

  • если значение на уровне 7,4 единиц – слабощелочная реакция, кислотность нормальная;
  • если показатель превышает 7,45, то имеется защелачивание организма, когда системы, ответственные за переработку, не справляются со своими функциями;
  • если значение ниже нормы (7,4) – повышена кислотность, что означает либо ее излишнее накопление, либо не способность буферных систем обезвредить эти излишки.

Любое отклонение вредно для организма и требует более детального обследования человека и назначения должного лечения.

Нередко люди, имеющие какие-либо заболевания, интересуются возможностью узнать кислотность крови самостоятельно, не обращаясь в поликлинику. Важно знать, как проверить ее правильно.

Благодаря наличию в аптечной сети специальных портативных приборов и тест-полосок, у каждого имеется возможность узнать кислотно-щелочное равновесие крови самостоятельно в домашних условиях.

При определении уровня pH прибор для измерения прикладывается к пальцу, тончайшей иглой производится прокол для забора нескольких капель крови. Внутри аппарата находится микрокомпьютер, в котором рассчитываются значения, и конечный результат отображается на экране. Процедура занимает минимум времени и проходит безболезненно.

Роль pH в химии и биологии

Кислотность среды имеет важное значение для множества химических процессов, и возможность протекания или результат той или иной реакции часто зависит от pH среды. Для поддержания определённого значения pH в реакционной системе при проведении лабораторных исследований или на производстве применяют буферные растворы, которые позволяют сохранять практически постоянное значение pH при разбавлении или при добавлении в раствор небольших количеств кислоты или щёлочи.

Водородный показатель pH широко используется для характеристики кислотно-основных свойств различных биологических сред.

Кислотность реакционной среды особое значение имеет для биохимических реакций, протекающих в живых системах. Концентрация в растворе ионов водорода часто оказывает влияние на физико-химические свойства и биологическую активность белков и нуклеиновых кислот, поэтому для нормального функционирования организма поддержание кислотно-основного гомеостаза является задачей исключительной важности. Динамическое поддержание оптимального pH биологических жидкостей достигается благодаря действию буферных систем организма.

Кислотность среды имеет важное значение для большинства химических процессов, и возможность протекания либо результат той или иной реакции зачастую зависит от pH среды. Для поддержания определённого значения pH в реакционной системе при проведении лабораторных исследований либо на производстве применяют буферные растворы, позволяющие сохранять почти постоянное значение pH при разбавлении либо при добавлении в раствор маленьких количеств кислоты либо щёлочи.

Водородный показатель pH часто применяют для характеристики кислотно-основных свойств разных биологических сред.

Для биохимических реакций сильное значение имеет кислотность реакционной среды, протекающих в живых системах. Концентрация в растворе ионов водорода зачастую оказывает влияние на физико-химические свойства и биологическую активность белков и нуклеиновых кислот, поэтому для нормального функционирования организма поддержание кислотно-основного гомеостаза является задачей исключительной важности. Динамическое поддержание оптимального pH биологических жидкостей достигается под действием буферных систем организма.

В человеческом организме в разных органах водородный показатель оказывается разным.

Водородный показатель кислотности (рН)

Водородный показатель, pH (лат. pondus Hydrogenii — «вес водорода», произносится «пэ аш») — мера активности (в сильно разбавленных растворах эквивалентна концентрации) ионов водорода в растворе, которая количественно выражает его кислотность. Равен по модулю и противоположен по знаку десятичному логарифму активности водородных ионов, которая выражена в молях на один литр:

.

История водородного показателя pH .

Понятие водородного показателя введено датским химиком Сёренсеном в 1909 году. Показатель называется pH (по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, либо pondus hydrogeni — вес водорода). В химии сочетанием pX обычно обозначают величину, которая равна lg X, а буквой H в этом случае обозначают концентрацию ионов водорода (H + ), либо, вернее, термодинамическую активность гидроксоний-ионов.

Уравнения, связывающие pH и pOH .

Вывод значения pH .

В чистой воде при 25 °C концентрации ионов водорода ([H + ]) и гидроксид-ионов ([OH − ]) оказываются одинаковыми и равняются 10 −7 моль/л, это четко следует из определения ионного произведения воды, равное [H + ] · [OH − ] и равно 10 −14 моль²/л² (при 25 °C).

Если концентрации двух видов ионов в растворе окажутся одинаковыми, в таком случае говорится, что у раствора нейтральная реакция. При добавлении кислоты к воде, концентрация ионов водорода возрастает, а концентрация гидроксид-ионов понижается, при добавлении основания — напротив, увеличивается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода уменьшается. Когда [H + ] > [OH − ] говорится, что раствор оказывается кислым, а при [OH − ] > [H + ] — щелочным.

Чтоб было удобнее представлять, для избавления от отрицательного показателя степени, вместо концентраций ионов водорода используют их десятичный логарифм, который берется с противоположным знаком, являющийся водородным показателем — pH.

.

Показатель основности раствора pOH .

Немного меньшую популяризацию имеет обратная pH величина — показатель основности раствора, pOH, которая равняется десятичному логарифму (отрицательному) концентрации в растворе ионов OH − :

как во всяком водном растворе при 25 °C , значит, при этой температуре:

.

Значения pH в растворах различной кислотности.

  • Вразрез с распространённым мнением, pH может изменяться кроме интервала 0 – 14, также может и выходить за эти пределы. Например, при концентрации ионов водорода [H + ] = 10 −15 моль/л, pH = 15, при концентрации ионов гидроксида 10 моль /л pOH= −1.

Т.к. при 25 °C (стандартных условиях) [H + ] [OH − ] = 1014 , то ясно, что при такой температуре pH + pOH = 14.

Т.к. в кислых растворах [H + ] > 10 −7 , значит, у кислых растворов pH 7, pH нейтральных растворов равняется 7. При более высоких температурах константа электролитической диссоциации воды увеличивается, значит, увеличивается ионное произведение воды, тогда нейтральной будет pH = 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH − ); с понижением температуры, наоборот, нейтральная pH увеличивается.

Методы определения значения pH .

Существует несколько методов определения значения pH растворов. Водородный показатель приблизительно оценивают при помощи индикаторов, точно измерять при помощи pH-метра либо определять аналитическим путём, проводя кислотно-основное титрование.

  1. Для грубой оценки концентрации водородных ионов часто используют кислотно-основные индикаторы — органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. Самые популярные индикаторы: лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и др. Индикаторы могут быть в 2х по-разному окрашенных формах — или в кислотной, или в основной. Изменение цвета всех индикаторов происходит в своём интервале кислотности, зачастую составляющем 1–2 единицы.
  2. Для увеличения рабочего интервала измерения pH применяют универсальный индикатор, который является смесью из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно изменяет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным способом затруднено для мутных либо окрашенных растворов.
  3. Применение специального прибора — pH-метра — дает возможность измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем при помощи индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, которая включает стеклянный электрод, потенциал которого зависим от концентрации ионов H + в окружающем растворе. Способ обладает высокой точностью и удобством, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, что дает измерять pH непрозрачных и цветных растворов и поэтому часто применяется.
  4. Аналитический объёмный методкислотно-основное титрование — тоже даёт точные результаты определения кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) каплями добавляют к раствору, который исследуется. При их смешивании происходит химическая реакция. Точка эквивалентности — момент, когда титранта точно хватает, для полного завершения реакции, — фиксируется при помощи индикатора. После этого, если известна концентрация и объём добавленного раствора титранта, определяется кислотность раствора.
  5. Влияние температуры на значения pH:

0,001 моль/Л HCl при 20 °C имеет pH=3, при 30 °C pH=3,

0,001 моль/Л NaOH при 20 °C имеет pH=11,73, при 30 °C pH=10,83,

Влияние температуры на значения pH объясняют разчной диссоциацией ионов водорода (H + ) и не есть ошибкой эксперимента. Температурный эффект нельзя компенсировать за счет электроники pH-метра.

Роль pH в химии и биологии.

Кислотность среды имеет важное значение для большинства химических процессов, и возможность протекания либо результат той или иной реакции зачастую зависит от pH среды. Для поддержания определённого значения pH в реакционной системе при проведении лабораторных исследований либо на производстве применяют буферные растворы, позволяющие сохранять почти постоянное значение pH при разбавлении либо при добавлении в раствор маленьких количеств кислоты либо щёлочи.

Водородный показатель pH часто применяют для характеристики кислотно-основных свойств разных биологических сред.

Для биохимических реакций сильное значение имеет кислотность реакционной среды, протекающих в живых системах. Концентрация в растворе ионов водорода зачастую оказывает влияние на физико-химические свойства и биологическую активность белков и нуклеиновых кислот, поэтому для нормального функционирования организма поддержание кислотно-основного гомеостаза является задачей исключительной важности. Динамическое поддержание оптимального pH биологических жидкостей достигается под действием буферных систем организма.

В человеческом организме в разных органах водородный показатель оказывается разным.

Некоторые значения pH.

Что такое pH

Водородный показатель pH (лат. «potentia hydrogeni» — сила водорода или «pondus hydrogenii» — вес водорода) – это единица измерения активности ионов водорода в любом веществе. Термин ввел датский химик Сорен Петр Лауриц Сёренсен в 1909 году.

Для определения pH вычисляется количественное соотношение свободных ионов водорода Н+ и ионов гидроксида ОН-. Уровень pH измеряется по 14-цифровой индикаторной шкале. Если, например, в воде пониженное содержание H+, то вода будет иметь щелочную реакцию и её pH щелочная среда будет выше 7.0, а при повышенном содержании ионов Н+ она будет показывать pH кислой среды ниже 7.0.

Дистиллированная вода имеет нейтральную реакцию, pH которой равен 7.0. При растворении в ней химических веществ этот баланс меняется, что приводит к изменению значения pH. Человеческое тело имеет диапазон pH от 6.4 до 7.0.

В зависимости от уровня pH индикаторная бумага окрашивается в разные цвета.

Определение pH раствора имеет большое значение для многих химических и биохимических процессов, так как H + и OH- — это высокореактивные ионы, которые могут вызывать или ускорять химические реакции.

pH шкала вещества

В этом эксперименте вы сможете проверить различные бытовые химикаты, используя универсальный индикатор. Цель этого проекта – познакомиться с понятием pH, а также с химическими реакциями, связанными с изменением цвета.

Что нам понадобится:

  • универсальный индикатор;
  • бытовая химия.

Ход эксперимента:

  1. Ознакомьтесь с инструкцией и таблицей цветов универсального индикатора. Все тестирования выполняйте в присутствии взрослого на кухне рядом с раковиной. В случае попадания любого вещества на кожу, смойте его немедленно.
  2. Соберите жидкую бытовую химию.

Найдите на кухне:

  • Уксус.
  • Лимонный сок.
  • Газированную воду.
  • Нашатырный спирт.
  • Средство для мытья посуды

Найдите в ванной / аптечке:

  • Отбеливатель.
  • Жидкие стиральные порошки.
  • Средство для нейтрализации кислот.

Проверьте другие химические вещества. Обязательно спросите взрослого, безопасно ли конкретное химическое вещество для тестирования.

  1. Проверьте каждое из химических веществ. Следуйте инструкциям к вашему универсальному индикатору.
  2. Запишите цвет для каждого химического вещества.
  3. Какой pH показывает каждый цвет?
  4. Является ли химическое вещество кислотой или щелочью?
  5. Какова цель применения каждого тестируемого химического вещества?
  6. Как соотносится pH нейтральный, кислый или щелочной с целью применения вещества?
  7. Запишите полученные данные в таблице.
Бытовая химия Цвет универсального индикатора pH Кислота / щелочь?
Отбеливатель Фиолетовый 12 Щелочь
Уксус Красный 2 Кислота

Вывод:

Какие бывают кислые бытовые химикаты? Для чего они используются? Какие бывают щелочные бытовые химикаты? Для чего они используются?

Поскольку H + и OH очень реактивны, можно наблюдать изменение цвета, когда определенные химические вещества добавляются к кислотам и щелочам. На этом строится принцип работы универсальных индикаторов, которые представляют собой смесь химических веществ, реагирующих с ионами H + и OH- и вызывающих изменение цвета.

Проект «Измерение pH зеленого и красного яблока»

Цель проекта – определить pH яблок разных оттенков красного и зеленого цвета, а также проверить взаимосвязь между pH яблок и их сладостью. Это даст возможность получить количественные доказательства в поддержку мифа о том, что красные яблоки слаще, чем зеленые. Проведение эксперимента может длиться от 1 до 5 дней.

Что нам понадобится:

  • яблоки светло-зеленого, темно-зеленого, светло-красного, темно-красного, желтого цвета (можно приобрести в продуктовом магазине);
  • pH-полоски (можно приобрести в компании, поставляющей химические вещества, или в местном хозяйственном магазине).

Ход эксперимента:

  1. Проект требует использования острого ножа, чтобы разрезать яблоки. Поэтому он должен проходить под наблюдением взрослого.
  2. Выберите по 2 яблока каждого из указанных цветов для проведения эксперимента.
  3. Нарежьте ломтиками каждое из 10 яблок.
  4. Поместите полоску pH-индикаторной бумаги на поверхность ломтиков. Индикаторная бумага должна прилипнуть к внутренней части яблока и поменять цвет в результате реакции с его соком. Не размещайте pH-бумагу на внешней поверхности яблока, которая является сухой и не изменит ее цвет.
  5. Запишите цвет яблока и его водородный показатель pH.
  6. Повторите эксперимент, чтобы записать pH других ломтиков того же яблока, а также pH другого яблока того же цвета.

Вывод:

Чем отличаются по вкусу красные и зеленые яблоки? Что делает вещество сладким? Как можно измерить сладость? Что такое pH и шкала pH? Какие методы существуют для определения pH? Какая индикаторная шкала помогает определить pH? Какова концентрация ионов гидроксония для:

  • кислой pH среды;
  • щелочной среды;
  • нейтральной среды?

pH вещества отображает количество ионов водорода в нем. При их повышенном количестве у вещества повышается кислотность. У вещества с кислой средой обычно сладкий вкус. Эксперимент доказывает, что чем слаще яблоко, тем его среда кислее, а pH ниже.

Проект «Измерение pH конфет»

Вам больше нравятся кислые конфеты, которые заставляют вас кривиться, или вы – поклонник сладких шоколадных конфет? В следующем эксперименте вы проверите уровень содержания водорода в ваших любимых лакомствах, чтобы определить, какие конфеты имеют самый низкий уровень pH по цветовой шкале. Не волнуйтесь! Кушать конфеты после этого все еще можно!

Что нам понадобится:

  • кислые конфеты;
  • сладкие конфеты;
  • шоколадные конфеты;
  • дистиллированная вода
  • pH-бумага;
  • цветовая шкала кислотности pH;
  • маленькая кастрюля;
  • ложка для перемешивания;
  • кухонная плита;
  • кухонный термометр;
  • кухонный шпатель;
  • термостойкие перчатки;
  • защитные очки;
  • карандаш;
  • блокнот.

Ход эксперимента:

  1. Эксперимент должен проходить под присмотром взрослого.
  2. Разложите все свои конфеты на чистой поверхности, снимите с них обертки.
  3. Сделайте простой тест на вкус. Какая конфета вам нравится больше всего?
  4. Возьмите карандаш и блокнот. Подумайте о двух основных элементах этого проекта: о конфетах и шкале pH. Помните, всё, что выше 7.0, является щелочным, а всё, что ниже – кислым.
  5. Как вы думаете, кислотность каких конфеты будет самой высокой или самой низкой по шкале pH? Запишите в блокноте свое предположение, которое еще можно назвать гипотезой.
  6. Чтобы проверить конфеты, их нужно сначала растопить. Позовите взрослого, убедитесь, что вы оба надели защитные очки и термостойкие перчатки.
  7. Начните с одного типа конфет. Бросьте пару горстей в кастрюлю.
  8. Добавьте одну или две чашки дистиллированной воды.
  9. Поставьте кастрюлю на плиту.
  10. Попросите взрослого помочь вам выбрать и установить правильную температуру нагрева плиты. Твердые конфеты следует нагревать на температуре выше среднего, а шоколадные конфеты должны нагреваться при низкой температуре.
  11. Следите за содержимым кастрюли, часто помешивая.
  12. Как только конфеты начнут плавиться, аккуратно измерьте их температуру с помощью кухонного термометра.
  13. Когда твердые конфеты достигнут температуры около 150 °С, а шоколадные конфеты – около 50 °С, вы можете попросить взрослого помочь снять кастрюлю с плиты.
  14. Быстро возьмите pH-бумагу и погрузите один ее конец в получившееся вещество.
  15. Выньте pH-бумагу и подождите.
  16. Как только на бумаге проявится цвет, сравните его со шкалой pH.
  17. Запишите результаты в блокнот.
  18. Повторите шаги 7-17 с оставшимися двумя видами конфет. Убедитесь, что вы правильно записываете результаты для каждого вида.
  19. Когда вы закончите, просмотрите записи. Подтвердилась ли ваша гипотеза об уровне кислотности разных видов конфет?

Вывод:

Эксперимент покажет, что кислые на вкус конфеты будут обладать самой кислой средой, а все остальные конфеты также будут соответствовать низкой шкале pH.

Чтобы докопаться до сути этой вкусной науки, давайте внимательнее посмотрим на то, чем является кислотность. Какой вкус является кислым? Что делает кислые конфеты таковыми? Кислотность как раз указывает на повышенный уровень кислоты. Теперь понятно, почему у кислых конфет – самый низкий уровень pH! Проверьте упаковку от кислых конфет с указанными на ней ингредиентами. Вы, скорее всего, увидите среди них несколько видов кислот.

Кислые конфеты – не единственные виды пищевых продуктов, которые показывают низкий уровень по шкале pH. А вы знали, что большинство продуктов питания относятся больше к кислым, чем к щелочным? Вот почему все конфеты, даже сладкие и шоколадные, имеют pH ниже 7.0. Как вы думаете, вы сможете найти щелочные продукты? Попробуйте поискать на своей кухне эти таинственные продукты.

Влияние температуры и концентрации вещества на pH

В этом эксперименте мы выясним, влияют ли такие факторы, как температура и концентрация, на pH раствора. С помощью лимонного сока мы протестируем кислую pH среду, а при помощи молока – щелочную pH среду.

Что нам понадобится:

  • свежевыжатый лимонный сок;
  • молоко;
  • микроволновая печь;
  • холодильник;
  • стаканы или мензурки (около 12 шт);
  • вода;
  • мерный стакан;
  • палочка для перемешивания;
  • pH-бумага;
  • термометр;
  • термостойкие перчатки;
  • цветовая и числовая pH шкала;
  • комнатный термометр.

Ход эксперимента:

  1. Налейте в стаканы одинаковое количество лимонного сока, наполнив их наполовину. Повторите то же самое с молоком.
  2. Возьмите один из стаканов с лимонным соком, добавьте в него воду, чтобы он наполнился на ¾. Размешайте.
  3. Возьмите другой стакан с лимонным соком, добавьте в него воду доверху. Размешайте.
  4. Измерьте pH жидкостей в обоих стаканах по цветовой и числовой шкале. Зафиксируйте любые изменения!
  5. Повторите вышеуказанные шаги с молоком.
  6. Поставьте стакан с лимонным соком в микроволновку, немного нагрейте ее.
  7. Осторожно достаньте стакан, надев перчатки, мокните в сок pH-бумагу и измерьте pH. Также измерьте температуру.
  8. Возьмите еще один стакан с лимонным соком, поставьте его в холодильник на 2 часа.
  9. Мокните в него pH-бумагу, измерьте pH, а также температуру.
  10. Повторите вышеуказанные шаги с молоком, отметьте любые изменения.

Вывод:

В этом эксперименте вы сможете убедиться, что чем выше концентрация вещества, тем сильнее проявляется его кислотность или щелочность. А влияние температуры вы сможете проверить самостоятельно.

Заключение

Понимание термина «водородного показателя pH» лежит в основе сохранения здоровья и развития любого организма. Причем важно следить не только за кислотно-щелочным равновесием внутри него, но и помнить, что нейтральная ph среда вокруг нас обеспечивает всему живому миру здоровье и гармоничное развитие. Ведь все мы являемся одним целым с окружающим миром!

Таблица: шкала pH, примеры

И. Г. Хомченко, А. В. Трифонов, Б. Н. Разуваев. “Современный аквариум и химия”. г. Москва, “Новая волна”.

КИСЛОТА ИЛИ ЩЕЛОЧЬ?

Рассказывая об электролитах, мы уже упоминали понятие «кислота» и «щелочь». Отличительная особенность кислот — создание в растворе повышенной концентрации ионов водорода H + (за счет электролитической диссоциации). Именно эти ионы придают кислый вкус растворам и обусловливают целый ряд других свойств. Чем больше в растворе ионов водорода, тем более кислой будет вода. Главная особенность щелочей — увеличенное по сравнению с чистой водой содержание гидроксид-ионов ОН‾. Чем выше концентрация этих ионов, тем более щелочным является раствор.

Можно ли количественно оценить кислотные и щелочные свойства воды и этих растворов? Можно. Удобнее всего использовать для этого водородный показатель, который в аквариумной литературе иногда называют показателем активной реакции воды. Водородный показатель обозначают символом pH. Его легко вычислить, если известна молярная концентрация ионов водорода в растворе c(H + ) (в моль/л). Тогда

т. е. водородный показатель — это десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода, взятый со знаком «минус».

Чему равен водородный показатель в чистой воде? Его легко рассчитать, если воспользоваться рассмотренным нами понятием «ионное произведение воды». Как было сказано, в чистой воде концентрации ионов H + и OH‾ равны, т. е. c(H + ) = c(ОН‾). Учитывая, что c(H + ) • c(ОН‾) = 10 ‾ 14 (см. формулу 6), получаем:

c(H + ) • c(ОН‾) = (10‾ 14 ) 1/2 =10 ‾ 7 моль/л.

Теперь можно рассчитать водородный показатель

pH = – lg c(H + ); pH = – lg 10 ‾ 7 = 7.

Таким образом, в чистой воде значение водородного показателя равно 7. Водная среда с таким значением pH называется нейтральной.

Теперь предположим, что в воду добавили кислоту, например, соляную HCl. Кислота диссоциирует на ионы:

Из уравнения следует, что в растворе увеличивается концентрация ионов H + , причем тем сильнее, чем больше мы добавим кислоты. Следует отметить, что концентрация ионов ОН‾ при этом уменьшается за счет образования воды из ионов:

Как изменится pH при этом? Очевидно (см. формулу 7), что pH будет уменьшаться, причем он будет тем меньше, чем больше концентрация кислоты. Таким образом, в кислой среде значение pH меньше 7.

Если в воде растворить щелочь, например, NaOH , то в результате процесса диссоциации

в растворе увеличится концентрация ионов ОН‾. Учитывая, что произведение c ( H + ) • c ( OH ‾) должно оставаться постоянным (ионное произведение воды), делаем вывод: концентрация ионов H + падает, а pH растет, т. е. становится больше 7. На рис. 3 показана шкала pH в водных растворах.

Рис. 3. Шкала pH в водных растворах

В аквариумной литературе различные интервалы pH получили следующие названия: pH 10 — сильнощелочная.

Пример. Водородный показатель воды в двадцатилитровом аквариуме равен 7. Рассчитайте объем 0,5% —ной соляной кислоты, которую надо внести в воду, чтобы pH стал равным 6. Плотность раствора кислоты принять равным 1 г/л.

Решение. Определяем концентрацию ионов H + в воде, которую надо приготовить. Используя формулу (7), получаем:

c(H + ) = 10‾ pH ; c(H + ) = 10 ‾ 6 моль/л.

Т, к. при диссоциации одной молекулы кислоты образуется один ион водорода (HCl = H + + Cl‾), можно считать, что концентрация кислоты, которую надо создать в растворе, должна быть равна концентрации ионов водорода: c( HCl ) = c(H + ) = 10 ‾ 6 моль/л (концентрацией ионов водорода, образующихся при диссоциации воды, можно пренебречь),

По формулам (4) и (5) определяем массу HCl, которая должна содержаться в растворе:

m (HCl) = c(HCl) • V • M (HCl); m (HCl) = 10‾ 6 моль/л • 20 л • 36,5 г/моль=7,3 • l 0‾ 4 г.

Рассчитываем массу 0,5% — ного раствора кислоты, в котором содержится 7,3 • 10‾ 4 г HCl. По формуле (2):

7,3 • 10‾ 4 г • 100

Наконец, зная, что плотность раствора равна 1 г/мл, определяем, что в аквариум надо внести 0,146 мл 0,5% —наго раствора HCl .

Следует отметить, приведенный расчет справедлив лишь для совершенно чистой воды. Например, если в аквариум налить дистиллированную воду, то, внеся рассчитанное количество кислоты, можно достичь требуемого значения pH. Если в аквариуме используется водопроводная вода или вода из природных водоемов, в которых растворены различные соединения, внесение рассчитанного количества кислоты не приведет к желаемому сдвигу pH. В ряде случаев необходимое изменение pH не достигается даже при внесении кислоты в десятикратном размере по сравнению с рассчитанным количеством. Это происходит потому, что вода с растворенными в ней веществами обладает буферными свойствами, т. е. является буферным раствором.

Буферные растворы — это такие растворы, pH которых почти не зависит от разбавления и почти не меняется при добавлении к ним небольших количеств кислот и щелочей. Наиболее распространенные буферные растворы содержат, как правило, слабую кислоту ( CH 3 COOH , H 2 С O 3 , H 3 PO 4 и др.) и соль этой же кислоты. Например, буферными свойствами обладают смеси кислых и средних солей одной кислоты или смеси двух кислых солей, например NaHCO 3 + Na 2 CO 3 , NaH 2 PO 4 + Na 2 HPO 4 . Смеси небольших равных количеств NaH 2 PO 4 и Na 2 HPO 4 (или соответствующих калиевых солей) позволяют поддерживать реакцию воды, близкую к нейтральной (pH в интервале от 6,5 до 7,5).

Так называемый аммиачный буфер образует водный раствор аммиака и какая-нибудь соль аммонии: NH4ОН + NH 4 Cl . Буферные свойства аквариумной воды обусловлены содержанием в ней углекислоты H 2 С O 3 и ее кислых солей Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. Буферные растворы находят применение в тех случаях, когда надо поддержать определенное значение pH. Они могут быть использованы аквариумистами при лечении рыб, обеззараживании водной растительности, при борьбе с вредителями аквариума, проведении химического анализа аквариумной воды и т. д. О приготовлении буферных растворов можно прочитать в литературе по аналитической химии (см. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1979).

Какова кислотность воды, в которой могут жить рыбы и водные растения? Жизнь в воде возможна в довольно широком интервале pH: некоторые микроорганизмы могут существовать в сильнокислой и сильнощелочной среде. В природных водоемах значение pH колеблется в интервале от 3,2 до 10,5. Если говорить об аквариумных рыбах, то интервал pH, пригодный для их содержания, несколько уже. В табл. 6 приведены значения pH некоторых природных водоемов в различных частях света. Во всех перечисленных водоемах водятся рыбы, представляющие интерес для аквариумистов.

Таблица 6 Кислотность воды в некоторых природных водоемах.

Место расположения водоема

Интервал значений pH

Ю. Америка: Боливия

Ц. Америка: Панама

Австралия: п-ов Кейп-Йорк

Африка: Танзания, Заир

С. Америка: Мексика

Рис. 4. Интервалы pH, в которых могут жить некоторые аквариумные рыбы

Итак, для многих аквариумных рыб подходит pH от 5 до 9. Однако для различных видов наиболее благоприятный интервал кислотности еще уже. На рис. 4 показаны интервалы pH, в которых оптимально чувствуют себя различные представители аквариумной ихтиофауны. Рыбы достаточно хорошо адаптируются к изменению внешних условий, в том числе и к кислотности в достаточно широких интервалах. Такая адаптация происходит наиболее полно при выращивании в воде определенного состава нескольких поколений рыб. Поэтому возможно содержание, а иногда и разведение рыб, при значениях pH, которые выходят за рамки приведенных на рис. 4 интервалов, хотя наилучшие результаты достигаются при определенном значении водородного показателя. На рис. 5 показана экспериментально установленная зависимость успешного спаривания петушков ( Betta splendens ) от кислотности воды. Наилучшие результаты были получены при значении pH близком к 7.

Рис. 5. Зависимость доли успешных спариваний петушков от pH

Если вы приобрели новых аквариумных рыб, то желательно создать им условия, к которым они привыкли. Для этого бывает необходимо изменить pH аквариумной воды. Если надо повысить кислотность (уменьшить pH), можно воспользоваться кислотами. Лучше всего применять уксусную и фосфорную кислоты. Можно использовать серную и соляную кислоты, однако с большой осторожностью, т. к. при передозировке произойдет резкое изменение pH. В качестве веществ, дающих кислую реакцию, используют дигидрофосфаты калия, натрия или кальция: К H 2 PO 4 , NaH 2 PO 4 , Ca( H 2 PO4)2. Иногда для подкисления воды применяют настой или отвар торфа, ольховых шишек, которые содержат органические кислоты.

Щелочность можно поднять (увеличить pH), используя растворы щелочей ( NaOH , КОН), однако лучше воспользоваться солями, имеющими щелочную реакцию: питьевой содой или гидрокарбонатом натрия NaHCO 3 , содой или карбонатом натрия Na 2 CO 3 .

Может возникнуть вопрос, почему некоторые соли (например, указанные здесь NaHCO 3 и Na 2 CO 3 ) используются для изменения pH? Оказывается, водные растворы ряда солей имеют щелочную или кислую реакцию вследствие гидролиза соли, т. е. взаимодействия ее с водой. Например, соль NaHCO 3 в воде диссоциирует на ионы:

Кислотный остаток слабой угольной кислоты HCO3 – взаимодействует с водой:

в результате чего в воде накапливаются гидроксидионы ОН‾, обеспечивающие щелочные свойства этой соли.

Аналогичные процессы протекают в растворе Na 2 CO 3 :

диссоциация: Na 2 CO 3 = 2 Na + + С O 3 2‾

гидролиз: С O 3 2 ‾ + H 2 O = HCO3‾ + ОН‾

причем во втором примере гидролиз протекает в большей степени, чем в случае NaHCO 3 . Поэтому из растворов двух солей ( NaHCO 3 и Na 2 CO 3 ) последний будет обладать более высоким значением pH.

Изменение кислотности воды проводят очень осторожно: небольшое количество вещества надо растворить в воде из аквариума (1—3 л) и полученный раствор добавлять при перемешивании небольшими порциями. Для рыб безопасно изменение pH не более чем на 0,2 единицы в течение часа.

Часто можно наблюдать такое явление, что первоначально удается изменить кислотность аквариумной воды, однако довольно быстро (иногда уже через сутки) pH принимает прежнее значение. Это говорит об устойчивом равновесном состоянии аквариумной системы. Чтобы изменить кислотность воды в таком аквариуме, придется провести в нем более значительные изменения: заменить грунт, поменять воду, уменьшить число рыб. В аквариумах, так же как и в природных водоемах, кислотность не остается постоянной: измеренные значения pH могут оказаться различными в разное время суток, при изменении внешних условий (а в природных водоемах — в различное время года). С чем связаны такие колебания pH? Одна из важнейших причин, влияющих на кислотность аквариумной воды — изменение содержания в воде углекислого газа, который хорошо растворяется в ней с образованием угольной кислоты:

Эта кислота диссоциирует с образованием ионов водорода, обусловливающих кислую реакцию воды:

Можно назвать три основных источника углекислого газа в аквариуме: растворение его из воздуха, с которым контактирует вода (или которым продувается аквариум); выделение при дыхании рыб и других животных; выделение углекислоты водными растениями в ночное время. Изменение pH, связанное с CO 2 , может быть достаточно сильным. Например, если в помещении в открытой банке оставить дистиллированную воду, то ее pH обычно принимает значение 5,7— 5,8. Если воду специально насытить углекислым газом, то можно достигнуть pH 4,8.

Если содержание углекислого газа в воде уменьшается, то pH растет (т. е. кислотность уменьшается). Такие процессы могут происходить под воздействием растений, которые на свету поглощают CO 2 из воды, Если грунт аквариума содержит карбонаты (CaCO3, CaCO3), то они также реагируют с растворенным CO 2 . поглощая его из воды и подщелачивая ее:

Существует еще один фактор, оказывающий существенное влияние на кислотность аквариумной воды. В аквариуме всегда имеются бактерии Nitrosomonus , участвующие в разложении азотосодержащих H 2 O остатков, выделяемых рыбами. В процессе жизнедеятельности бактерий выделяются ионы водорода H + , и происходит подкисление воды. Особенно интенсивно этот процесс идет при использовании аквариумных фильтров. Подкисление воды будет тем сильнее, чем больше рыб, выделяющих соединения азота, содержится в аквариуме.

Процессы, влияющие на кислотность аквариумной воды, представлены на рис. 6.

Рис. 6 Влияние различных факторов на кислотность воды в аквариуме

Изменения кислотности воды в аквариуме (особенно резкие) и смещение pH за пределы оптимальных интервалов нежелательны, т. к. могут привести к заболеванию рыб. При этом рыбы «чешутся» о грунт и растения, ведут себя беспокойно, при плавании совершают рывки, выпрыгивают из воды. При появлении этих симптомов необходимо нормализовать значение pH в аквариуме.

Чтобы не происходило резких колебаний кислотности аквариумной воды, не следует перенаселять аквариум рыбами, растениями и другими обитателями. Рекомендуется регулярно (еженедельно) подменивать воду и постоянно контролировать pH.

Для измерения кислотности воды в аквариуме используют индикаторы — вещества, которые изменя ют окраску в зависимости от pH. Например, индикатор метиловый оранжевый в растворе кислоты приобретет красный цвет, а в растворе щелочи — желтый. Фенолфталеин в растворе щелочи окрашивается в малиновый цвет, а в кислоте он бесцветен. Такие индикаторы позволяют определить, является ли раствор кислым или щелочным.

Чтобы определить значение pH раствора, можно использовать специальную индикаторную бумагу. Эта бумага пропитана смесью различных индикаторов. Значение pH устанавливается путем сравнения цвета бумаги, смоченной исследуемой водой, со стандартной цветной шкалой. Точность определения pH при помощи такой бумаги невелика: обычно она составляет 0,3— 0,5 единиц pH. При отсутствии навыка в использовании индикаторной бумаги ошибка может быть велика,

Значительно точнее позволяет измерить водородный показатель набор H. И. Алямовского, который также основан на сравнении цветов. При этом цвет исследуемой воды с добавленным индикатором сравнивается с окраской стандартных растворов, находящихся в запаянных ампулах. Набор позволяет определить pH с точностью 0,1—0,2 единиц pH, что вполне достаточно для любителя — аквариумиста. Разнообразные наборы для определения pH предлагают иностранные и отечественные фирмы.

Наиболее точным методом определения pH аквариумной воды является использование электронных приборов — pH-метров. На рис. 7 показана принципиальная схема измерения. В стакан с исследуемым раствором (1) погружают два электрода, входящие в комплект pH-метра: стеклянный электрод (2) и хлорсеребряный электрод сравнения (3). Электроды соединены с pH-метром (4): электрический сигнал с них поступает в прибор. Между стеклянным электродом и электродом сравнения возникает разность потенциалов E , которая связана со значением водородного показателя. pH-метр построен по принципу вольтметра с высоким входным сопротивлением: он измеряет значение разности потенциалов Е. Шкала прибора отградуирована в единицах pH. Электронные pH-метры, если они хорошо настроены, позволяют измерять водородный показатель с точностью 0,01 — 0,1 единицы pH, а иногда и выше (в зависимости от марки прибора).

Рис.7. Схема измерения pH при помощи pH-метра

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Agrian.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: