ما المحلول الذي قيمة الرقم الهيدروجيني له 0.1؟ مؤشر الحموضة الهيدروجيني (pH). قيم الرقم الهيدروجيني في المحاليل ذات الحموضة المتفاوتة

ما المحلول الذي قيمة الرقم الهيدروجيني له 0.1؟ مؤشر الحموضة الهيدروجيني (pH). قيم الرقم الهيدروجيني في المحاليل ذات الحموضة المتفاوتة

مؤشر الهيدروجين - pH - هو مقياس لنشاط (في حالة المحاليل المخففة، يعكس التركيز) لأيونات الهيدروجين في المحلول، معبرًا كميًا عن حموضته، ويتم حسابه على أنه اللوغاريتم العشري السالب (المأخوذ بعلامة معاكسة) لـ نشاط أيونات الهيدروجين معبرا عنه بالمول لكل لتر.

الرقم الهيدروجيني = – سجل

تم تقديم هذا المفهوم في عام 1909 من قبل الكيميائي الدنماركي سورنسن. يسمى المؤشر الرقم الهيدروجيني، بعد الحروف الأولى من الكلمات اللاتينية Potentia Hydrogeni - قوة الهيدروجين، أو Pondus Hydrogenii - وزن الهيدروجين.

قيمة الرقم الهيدروجيني العكسي أقل انتشارًا إلى حد ما - وهو مؤشر على قاعدية المحلول، pOH، يساوي اللوغاريتم العشري السلبي لتركيز أيونات OH في المحلول:

ОН = - السجل

في الماء النقي عند 25 درجة مئوية، تكون تركيزات أيونات الهيدروجين () وأيونات الهيدروكسيد () متماثلة وتبلغ 10 -7 مول/لتر، وهذا يتبع مباشرة من ثابت التحلل الذاتي للبروتينات في الماء Kw، والذي يسمى أيضًا بـ المنتج الأيوني للماء:

Kw = =10 –14 [مول 2 / لتر 2 ] (عند 25 درجة مئوية)

الرقم الهيدروجيني + الرقم الهيدروجيني = 14

عندما يكون تركيز كلا النوعين من الأيونات في المحلول هو نفسه، يقال أن المحلول متعادل. عند إضافة حمض إلى الماء، يزداد تركيز أيونات الهيدروجين، ويقل بالتالي تركيز أيونات الهيدروكسيد، وعند إضافة قاعدة، على العكس من ذلك، يزيد محتوى أيونات الهيدروكسيد، وينخفض ​​تركيز أيونات الهيدروجين. عندما > يقال أن المحلول حمضي، وعندما > يقال أنه قلوي.

تحديد الرقم الهيدروجيني

يتم استخدام عدة طرق على نطاق واسع لتحديد قيمة الرقم الهيدروجيني للحلول.

1) يمكن تقدير قيمة الرقم الهيدروجيني تقريبًا باستخدام المؤشرات، أو قياسها بدقة باستخدام مقياس الرقم الهيدروجيني، أو تحديدها تحليليًا عن طريق إجراء معايرة الحمض مع القاعدة.

لتقدير تركيز أيونات الهيدروجين بشكل تقريبي، يتم استخدام المؤشرات الحمضية والقاعدية على نطاق واسع - مواد الصبغة العضوية، التي يعتمد لونها على الرقم الهيدروجيني للوسط. وتشمل المؤشرات الأكثر شهرة عباد الشمس والفينول فثالين وبرتقال الميثيل (برتقال الميثيل) وغيرها. يمكن أن توجد المؤشرات في شكلين مختلفين الألوان - إما حمضية أو قاعدية. يحدث تغير لون كل مؤشر في نطاق الحموضة الخاص به، وعادة ما يكون 1-2 وحدة (انظر الجدول 1، الدرس 2).

لتوسيع نطاق عمل قياسات الرقم الهيدروجيني، يتم استخدام ما يسمى بالمؤشر العالمي، وهو مزيج من عدة مؤشرات. يتغير لون المؤشر العالمي بشكل تسلسلي من الأحمر إلى الأصفر والأخضر والأزرق إلى البنفسجي عند الانتقال من منطقة حمضية إلى منطقة قلوية. من الصعب تحديد الرقم الهيدروجيني بطريقة المؤشر بالنسبة للحلول الغائمة أو الملونة.

2) الطريقة الحجمية التحليلية – معايرة الحمض مع القاعدة – تعطي أيضاً نتائج دقيقة لتحديد الحموضة الكلية للمحاليل. يضاف محلول ذو تركيز معروف (معاير) قطرة قطرة إلى محلول الاختبار. عندما يتم خلطها، يحدث تفاعل كيميائي. يتم تسجيل نقطة التكافؤ - وهي اللحظة التي يتوفر فيها محلول معاير كافٍ تمامًا لإكمال التفاعل - باستخدام مؤشر. بعد ذلك، بمعرفة تركيز وحجم محلول المعاير المضاف، يتم حساب الحموضة الكلية للمحلول.

حموضة البيئة مهمة بالنسبة للكثيرين العمليات الكيميائية، واحتمال حدوث أو نتيجة تفاعل معين غالباً ما يعتمد على الرقم الهيدروجيني للبيئة. للحفاظ على قيمة معينة من الرقم الهيدروجيني في نظام التفاعل أثناء البحوث المختبريةأو في الإنتاج، يتم استخدام المحاليل المنظمة التي تسمح بالحفاظ على قيمة الرقم الهيدروجيني ثابتة تقريبًا عند تخفيفها أو عند إضافة كميات صغيرة من الأحماض أو القلويات إلى المحلول.

تُستخدم قيمة الرقم الهيدروجيني على نطاق واسع لوصف الخواص الحمضية القاعدية للوسائط البيولوجية المختلفة (الجدول 2).

تعتبر حموضة وسط التفاعل ذات أهمية خاصة للتفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في الأنظمة الحية. غالبًا ما يؤثر تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول الخصائص الفيزيائية والكيميائيةوالنشاط البيولوجي للبروتينات والأحماض النووية، لذلك، من أجل الأداء الطبيعي للجسم، يعد الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي مهمة ذات أهمية استثنائية. يتم تحقيق الصيانة الديناميكية لدرجة الحموضة المثالية للسوائل البيولوجية من خلال عمل الأنظمة العازلة.

3) يتيح لك استخدام جهاز خاص - مقياس الرقم الهيدروجيني - قياس الرقم الهيدروجيني في نطاق أوسع وبشكل أكثر دقة (حتى 0.01 وحدة هيدروجينية) من استخدام المؤشرات، وهو مناسب ودقيق للغاية، ويسمح لك بقياس الرقم الهيدروجيني للمعتم والمحاليل الملونة ولذلك تستخدم على نطاق واسع.

باستخدام مقياس الرقم الهيدروجيني، يتم قياس تركيز أيونات الهيدروجين (pH) في المحاليل ومياه الشرب والمنتجات الغذائية والمواد الخام والأشياء بيئةوأنظمة الإنتاج للمراقبة المستمرة للعمليات التكنولوجية، بما في ذلك في البيئات العدوانية.

لا غنى عن مقياس الأس الهيدروجيني لمراقبة الأجهزة لمحاليل الأس الهيدروجيني لفصل اليورانيوم والبلوتونيوم، عندما تكون متطلبات صحة قراءات المعدات دون معايرة مرتفعة للغاية.

يمكن استخدام الجهاز في المختبرات الثابتة والمتنقلة، بما في ذلك المختبرات الميدانية، بالإضافة إلى مختبرات التشخيص السريري والطب الشرعي والبحث والإنتاج، بما في ذلك صناعات اللحوم والألبان والخبز.

في الآونة الأخيرة، تُستخدم أجهزة قياس الأس الهيدروجيني أيضًا على نطاق واسع في مزارع أحواض السمك، ومراقبة جودة المياه في الظروف المنزلية، والزراعة (خاصة في الزراعة المائية)، وكذلك لمراقبة التشخيص الصحي.

جدول 2. قيم الرقم الهيدروجيني لبعض الأنظمة البيولوجية والمحاليل الأخرى

النظام (الحل)

الاثنا عشري

عصير المعدة

دم الإنسان

عضلة

عصارة البنكرياس

بروتوبلازم الخلايا

الأمعاء الدقيقة

مياه البحر

بياض بيض الدجاج

عصير البرتقال

عصير الطماطم

يتذكر:

تفاعل التعادل هو تفاعل بين حمض وقاعدة ينتج عنه ملح وماء؛

بالماء النقي يفهم الكيميائيون الماء النقي كيميائيا الذي لا يحتوي على أي شوائب أو أملاح ذائبة، أي الماء المقطر.

حموضة البيئة

لمختلف العمليات الكيميائية والصناعية والبيولوجية للغاية خاصية مهمةهي حموضة المحاليل، التي تميز محتوى الأحماض أو القلويات في المحاليل. نظرًا لأن الأحماض والقلويات عبارة عن إلكتروليتات، فإن محتوى أيونات H+ أو OH- يُستخدم لوصف حموضة الوسط.

في الماء النقي وفي أي محلول، إلى جانب جزيئات المواد المذابة، توجد أيضًا أيونات H+ وOH-. يحدث هذا بسبب تفكك الماء نفسه. وعلى الرغم من أننا نعتبر الماء مادة غير إلكتروليتية، فإنه مع ذلك يمكن أن يتفكك: H 2 O ^ H+ + OH - . لكن هذه العملية تحدث بدرجة صغيرة جدًا: في لتر واحد من الماء يتحلل أيون واحد فقط إلى أيونات. 10 -7 مول جزيئات.

في المحاليل الحمضية، نتيجة تفككها، تظهر أيونات H+ إضافية. في مثل هذه المحاليل، يوجد عدد أكبر بكثير من أيونات H+ مقارنة بأيونات OH - أيونات تتشكل أثناء تفكك طفيف للماء، لذلك تسمى هذه المحاليل حمضية (الشكل 11.1، اليسار). يقال عادة أن مثل هذه المحاليل لها بيئة حمضية. كلما زادت نسبة أيونات H+ في المحلول، زاد حمضية الوسط.

في المحاليل القلوية، نتيجة للتفكك، على العكس من ذلك، OH - الأيونات هي السائدة، والكاتيونات H + غائبة تقريبًا بسبب تفكك الماء الضئيل. بيئة هذه المحاليل قلوية (الشكل 11.1، على اليمين). كلما زاد تركيز أيونات OH، زادت قلوية بيئة المحلول.

في محلول ملح الطعام، يكون عدد أيونات H+ وOH هو نفسه ويساوي 1. 10-7 مول في 1 لتر من المحلول. تسمى هذه الوسيلة محايدة (الشكل 11.1، المركز). في الواقع، هذا يعني أن المحلول لا يحتوي على حمض ولا قلوي. تتميز البيئة المحايدة بمحاليل بعض الأملاح (التي تتكون من القلويات والأحماض القوية) والعديد من المواد العضوية. تتمتع المياه النقية أيضًا ببيئة محايدة.

قيمه الحامضيه

إذا قارنا طعم الكفير وعصير الليمون، فيمكننا أن نقول بأمان أن عصير الليمون أكثر حمضية بكثير، أي أن حموضة هذه المحاليل مختلفة. أنت تعلم بالفعل أن الماء النقي يحتوي أيضًا على أيونات H+، ولكن لا يمكنك الشعور بالطعم الحامض للمياه. ويرجع ذلك إلى التركيز المنخفض جدًا لأيونات H+. في كثير من الأحيان لا يكفي القول بأن الوسط حمضي أو قلوي، ولكن من الضروري وصفه كميا.

تتميز حموضة البيئة كميًا بمؤشر الهيدروجين pH (يُنطق "p-ash")، المرتبط بالتركيز

أيونات الهيدروجين. تتوافق قيمة الرقم الهيدروجيني مع محتوى معين من كاتيونات الهيدروجين في 1 لتر من المحلول. تحتوي المياه النقية والمحاليل المحايدة على 1 لتر في 1 لتر. 10 7 مول من أيونات H+، وقيمة الرقم الهيدروجيني هي 7. في المحاليل الحمضية، يكون تركيز كاتيونات H+ أكبر منه في الماء النقي، وفي المحاليل القلوية أقل. وفقًا لهذا، تتغير قيمة الرقم الهيدروجيني: في البيئة الحمضية تتراوح من 0 إلى 7، وفي البيئة القلوية من 7 إلى 14. اقترح الكيميائي الدنماركي بيدير سورنسن لأول مرة استخدام قيمة الرقم الهيدروجيني.

ربما لاحظت أن قيمة الرقم الهيدروجيني مرتبطة بتركيز أيونات H+. يرتبط تحديد الرقم الهيدروجيني ارتباطًا مباشرًا بحساب لوغاريتم الرقم الذي ستدرسه في دروس الرياضيات للصف الحادي عشر. لكن العلاقة بين محتوى الأيونات في المحلول وقيمة الرقم الهيدروجيني يمكن تتبعها وفق المخطط التالي:



تتراوح قيمة الرقم الهيدروجيني للمحاليل المائية لمعظم المواد والمحاليل الطبيعية من 1 إلى 13 (الشكل 11.2).

أرز. 11.2. قيمة الرقم الهيدروجيني لمختلف المحاليل الطبيعية والاصطناعية

سورين بيدير لوريتس سورنسن

عالم كيمياء فيزيائية وكيميائية حيوية دنماركي، ورئيس الجمعية الملكية الدنماركية. تخرج من جامعة كوبنهاغن. في سن الحادية والثلاثين أصبح أستاذاً في معهد البوليتكنيك الدنماركي. ترأس المختبر الفيزيائي الكيميائي المرموق في مصنع الجعة كارلسبرغ في كوبنهاغن، حيث حقق اكتشافاته العلمية الرئيسية. كان نشاطه العلمي الرئيسي مكرسًا لنظرية المحاليل: فقد قدم مفهوم قيمة الرقم الهيدروجيني ودرس اعتماد نشاط الإنزيم على حموضة المحاليل. نظرًا لإنجازاته العلمية، تم إدراج سورينسن في قائمة "100 كيميائي بارز في القرن العشرين"، ولكن في تاريخ العلم ظل في المقام الأول باعتباره العالم الذي قدم مفاهيم "الأس الهيدروجيني" و"قياس الأس الهيدروجيني".

تحديد الحموضة المتوسطة

لتحديد حموضة الحل في المختبرات، غالبا ما يستخدم مؤشر عالمي (الشكل 11.3). من خلال لونه، يمكنك تحديد ليس فقط وجود الحمض أو القلويات، ولكن أيضًا قيمة الرقم الهيدروجيني للحل بدقة 0.5. لقياس الرقم الهيدروجيني بشكل أكثر دقة، هناك أجهزة خاصة - أجهزة قياس الرقم الهيدروجيني (الشكل 11.4). إنها تسمح لك بتحديد الرقم الهيدروجيني للمحلول بدقة 0.001-0.01.

باستخدام المؤشرات أو أجهزة قياس الأس الهيدروجيني، يمكنك مراقبة كيفية تقدم التفاعلات الكيميائية. على سبيل المثال، إذا تمت إضافة حمض الكلوريد إلى محلول هيدروكسيد الصوديوم، سيحدث تفاعل التعادل:

أرز. 11.3. يحدد المؤشر العالمي قيمة الرقم الهيدروجيني التقريبية

أرز. 11.4. لقياس الرقم الهيدروجيني للحلول، يتم استخدام أجهزة خاصة - متر الرقم الهيدروجيني: أ - مختبر (ثابت)؛ ب - محمول

في هذه الحالة، حلول الكواشف ومنتجات التفاعل عديمة اللون. إذا تم وضع قطب كهربائي لقياس الرقم الهيدروجيني في المحلول القلوي الأولي، فيمكن الحكم على المعادلة الكاملة للقلويات بواسطة الحمض من خلال قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول الناتج.

تطبيق مؤشر الرقم الهيدروجيني

تحديد حموضة المحاليل له أهمية عملية كبيرة في العديد من مجالات العلوم والصناعة وغيرها من مجالات حياة الإنسان.

يقوم علماء البيئة بانتظام بقياس الرقم الهيدروجيني لمياه الأمطار والأنهار والبحيرات. قد تكون الزيادة الحادة في حموضة المياه الطبيعية نتيجة لتلوث الغلاف الجوي أو دخول النفايات الصناعية إلى المسطحات المائية (الشكل 11.5). تستلزم مثل هذه التغييرات موت النباتات والأسماك وغيرهم من سكان المسطحات المائية.

يعد مؤشر الهيدروجين مهمًا جدًا لدراسة ومراقبة العمليات التي تحدث في الكائنات الحية، حيث تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية في الخلايا. في التشخيص السريري، يتم تحديد الرقم الهيدروجيني لبلازما الدم والبول وعصير المعدة وما إلى ذلك (الشكل 11.6). قيمة عاديةدرجة حموضة الدم من 7.35 إلى 7.45. حتى التغيير الطفيف في درجة حموضة دم الإنسان يسبب مرضًا خطيرًا، وعند درجة حموضة = 7.1 وأقل، تبدأ تغييرات لا رجعة فيها يمكن أن تؤدي إلى الوفاة.

تعد حموضة التربة أمرًا مهمًا بالنسبة لمعظم النباتات، لذلك يقوم المهندسون الزراعيون بإجراء تحليلات للتربة مسبقًا، وتحديد الرقم الهيدروجيني (الشكل 11.7). إذا كانت الحموضة مرتفعة جدًا بالنسبة لمحصول معين، يتم تكسير التربة بإضافة الطباشير أو الجير.

في صناعة المواد الغذائية، يتم استخدام المؤشرات الحمضية والقاعدية للتحكم في جودة المنتجات الغذائية (الشكل 11.8). على سبيل المثال، الرقم الهيدروجيني الطبيعي للحليب هو 6.8. يشير الانحراف عن هذه القيمة إما إلى وجود شوائب أجنبية أو توترها.

أرز. 11.5. تأثير مستوى الرقم الهيدروجيني للمياه في الخزانات على النشاط الحيوي للنباتات فيها

تعتبر قيمة الرقم الهيدروجيني لمستحضرات التجميل التي نستخدمها في الحياة اليومية مهمة. متوسط ​​درجة الحموضة لجلد الإنسان هو 5.5. إذا لامس الجلد منتجات تختلف حموضتها بشكل كبير عن هذه القيمة، فسيؤدي ذلك إلى شيخوخة الجلد المبكرة أو تلفه أو التهابه. ولوحظ أن المغاسل التي استخدمت صابون الغسيل العادي (الرقم الهيدروجيني = 8-10) أو صودا الغسيل (Na 2 CO 3، الرقم الهيدروجيني = 12-13) لفترة طويلة للغسيل، أصبح جلد أيديها جافًا جدًا ومغطى بالدهون. الشقوق. لذلك، من المهم جدًا استخدام مستحضرات التجميل المتنوعة (المواد الهلامية والكريمات والشامبو وغيرها) ذات درجة حموضة قريبة من درجة الحموضة الطبيعية للبشرة.

التجارب المعملية رقم 1-3

المعدات: رف مع أنابيب الاختبار، ماصة.

الكواشف: الماء، حمض الكلوريد، محاليل NaCl، NaOH، خل المائدة، مؤشر عالمي (محلول أو ورق مؤشر)، منتجات غذائية ومستحضرات تجميل (مثل الليمون والشامبو ومعجون الأسنان ومسحوق الغسيل والمشروبات الغازية والعصائر وغيرها.) .

لوائح السلامة:

للتجارب، استخدم كميات صغيرة من الكواشف؛

احرص على عدم وصول الكواشف إلى جلدك أو عينيك؛ إذا دخلت مادة كاوية، اغسلها بالكثير من الماء.

تحديد أيونات الهيدروجين وأيونات الهيدروكسيد في المحاليل. تحديد قيمة الرقم الهيدروجيني التقريبية للمياه والمحاليل القلوية والحمضية

1. صب 1-2 مل في خمسة أنابيب اختبار: في أنبوب الاختبار رقم 1 - الماء، رقم 2 - حمض الكلوريد، رقم 3 - محلول كلوريد الصوديوم، رقم 4 - محلول هيدروكسيد الصوديوم ورقم 5 - خل المائدة .

2. أضف 2-3 قطرات من محلول المؤشر العالمي إلى كل أنبوب اختبار أو اخفض ورقة المؤشر. تحديد الرقم الهيدروجيني للحلول من خلال مقارنة لون المؤشر على مقياس قياسي. استنتج استنتاجات حول وجود كاتيونات الهيدروجين أو أيونات الهيدروكسيد في كل أنبوب اختبار. اكتب معادلات تفكك هذه المركبات.

دراسة الرقم الهيدروجيني للمنتجات الغذائية ومستحضرات التجميل

اختبار العينات بمؤشر عالمي منتجات الطعامومنتجات التجميل. لدراسة المواد الجافة، على سبيل المثال، مسحوق الغسيل، يجب إذابتها في كمية صغيرة من الماء (1 ملعقة من المادة الجافة لكل 0.5-1 مل من الماء). تحديد الرقم الهيدروجيني للحلول. استخلاص استنتاجات حول حموضة البيئة في كل من المنتجات المدروسة.


الفكرة الرئيسية

أسئلة التحكم

130. ما وجود الأيونات في المحلول يحدد حموضته؟

131. ما هي الأيونات الموجودة بكثرة في المحاليل الحمضية؟ في القلوية؟

132. ما هو المؤشر الذي يصف كميا حموضة الحلول؟

133. ما هي قيمة الرقم الهيدروجيني ومحتوى أيونات H+ في المحاليل: أ) محايدة؛ ب) حمضية ضعيفة. ج) قلوية قليلا. د) حمضية قوية. د) قلوية للغاية؟

مهام لإتقان المواد

134. المحلول المائي لمادة معينة يحتوي على وسط قلوي. أي الأيونات أكثر وجودا في هذا المحلول: H+ أم OH -؟

135. يحتوي أنبوبان اختبار على محاليل حمض النترات ونترات البوتاسيوم. ما المؤشرات التي يمكن استخدامها لتحديد أنبوب الاختبار الذي يحتوي على محلول ملحي؟

136. تحتوي ثلاثة أنابيب اختبار على محاليل هيدروكسيد الباريوم وحمض النترات ونترات الكالسيوم. كيفية التعرف على هذه الحلول باستخدام كاشف واحد؟

137. من القائمة أعلاه، اكتب بشكل منفصل صيغ المواد التي تحتوي حلولها على وسيلة: أ) حمضية؛ ب) القلوية. ج) محايدة. كلوريد الصوديوم، حمض الهيدروكلوريك، هيدروكسيد الصوديوم، HNO 3، H 3 PO 4، H 2 SO 4، Ba(OH) 2، H 2 S، KNO 3.

138. درجة حموضة مياه الأمطار = 5.6. ماذا يعني هذا؟ ما هي المادة الموجودة في الهواء والتي تحدد حموضة البيئة عند ذوبانها في الماء؟

139. ما هو نوع البيئة (الحمضية أو القلوية): أ) في محلول الشامبو (الرقم الهيدروجيني = 5.5)؛

ب) في الدم الشخص السليم(الرقم الهيدروجيني = 7.4)؛ ج) في عصير المعدة البشري (الرقم الهيدروجيني = 1.5)؛ د) في اللعاب (الرقم الهيدروجيني = 7.0)؟

140. يحتوي الفحم المستخدم في محطات الطاقة الحرارية على مركبات النيتروجين والكبريت. يؤدي إطلاق منتجات احتراق الفحم في الغلاف الجوي إلى تكوين ما يسمى بالمطر الحمضي الذي يحتوي على كميات صغيرة من أحماض النترات أو الكبريتيت. ما هي قيم الرقم الهيدروجيني النموذجية لمياه الأمطار هذه: أكثر من 7 أو أقل من 7؟

141. هل يعتمد الرقم الهيدروجيني لمحلول حمض قوي على تركيزه؟ برر جوابك.

142. تمت إضافة محلول الفينول فثالين إلى محلول يحتوي على 1 جزيء جرامي من هيدروكسيد البوتاسيوم. هل يتغير لون هذا المحلول إذا أضيف إليه حمض الكلوريد بكمية المادة: أ) 0.5 مول؛ ب) 1 مول؛

ج) 1.5 مول؟

143. تحتوي ثلاثة أنابيب اختبار غير مُعلَّمة على محاليل عديمة اللون من كبريتات الصوديوم وهيدروكسيد الصوديوم وحمض الكبريتات. تم قياس قيمة الرقم الهيدروجيني لجميع المحاليل: في أنبوب الاختبار الأول - 2.3، في الثاني - 12.6، في الثالث - 6.9. ما هو أنبوب الاختبار الذي يحتوي على المادة؟

144. اشترى الطالب الماء المقطر من الصيدلية. أظهر مقياس الرقم الهيدروجيني أن قيمة الرقم الهيدروجيني لهذه المياه كانت 6.0. ثم قام الطالب بغلي هذا الماء لفترة طويلة، ثم ملأ الوعاء إلى الأعلى بالماء الساخن وأغلق الغطاء. عندما يبرد الماء إلى درجة حرارة الغرفة، اكتشف مقياس الأس الهيدروجيني قيمة 7.0. بعد ذلك، مرر الطالب الهواء عبر الماء باستخدام القشة، وأظهر مقياس الأس الهيدروجيني مرة أخرى 6.0. كيف يمكن تفسير نتائج قياسات الرقم الهيدروجيني هذه؟

145. لماذا تعتقد أن زجاجتين من الخل من نفس الشركة المصنعة قد تحتويان على محاليل ذات قيم pH مختلفة قليلاً؟

هذه هي مادة الكتاب المدرسي

مؤشر الهيدروجين - pH - هو مقياس لنشاط (في حالة المحاليل المخففة، يعكس التركيز) لأيونات الهيدروجين في المحلول، معبرًا كميًا عن حموضته، ويتم حسابه على أنه اللوغاريتم العشري السالب (المأخوذ بعلامة معاكسة) لـ نشاط أيونات الهيدروجين معبرا عنه بالمول لكل لتر.

الرقم الهيدروجيني = – سجل

تم تقديم هذا المفهوم في عام 1909 من قبل الكيميائي الدنماركي سورنسن. يسمى المؤشر الرقم الهيدروجيني، بعد الحروف الأولى من الكلمات اللاتينية Potentia Hydrogeni - قوة الهيدروجين، أو Pondus Hydrogenii - وزن الهيدروجين.

قيمة الرقم الهيدروجيني العكسي أقل انتشارًا إلى حد ما - وهو مؤشر على قاعدية المحلول، pOH، يساوي اللوغاريتم العشري السلبي لتركيز أيونات OH في المحلول:

ОН = - السجل

في الماء النقي عند 25 درجة مئوية، تكون تركيزات أيونات الهيدروجين () وأيونات الهيدروكسيد () متماثلة وتبلغ 10 -7 مول/لتر، وهذا يتبع مباشرة من ثابت التحلل الذاتي للبروتين Kw، والذي يسمى أيضًا المنتج الأيوني للماء:

Kw = =10 –14 [مول 2 / لتر 2 ] (عند 25 درجة مئوية)

الرقم الهيدروجيني + الرقم الهيدروجيني = 14

عندما يكون تركيز كلا النوعين من الأيونات في المحلول هو نفسه، يقال أن المحلول متعادل. عند إضافة حمض إلى الماء، يزداد تركيز أيونات الهيدروجين، ويقل بالتالي تركيز أيونات الهيدروكسيد، وعند إضافة قاعدة، على العكس من ذلك، يزيد محتوى أيونات الهيدروكسيد، وينخفض ​​تركيز أيونات الهيدروجين. عندما > يقال أن المحلول حمضي، وعندما > يقال أنه قلوي.

تحديد الرقم الهيدروجيني

يتم استخدام عدة طرق على نطاق واسع لتحديد قيمة الرقم الهيدروجيني للحلول.

1) يمكن تقدير قيمة الرقم الهيدروجيني تقريبًا باستخدام المؤشرات، أو قياسها بدقة باستخدام مقياس الرقم الهيدروجيني، أو تحديدها تحليليًا عن طريق إجراء معايرة الحمض مع القاعدة.

لتقدير تركيز أيونات الهيدروجين بشكل تقريبي، يتم استخدام المؤشرات الحمضية والقاعدية على نطاق واسع - مواد الصبغة العضوية، التي يعتمد لونها على الرقم الهيدروجيني للوسط. وتشمل المؤشرات الأكثر شهرة عباد الشمس والفينول فثالين وبرتقال الميثيل (برتقال الميثيل) وغيرها. يمكن أن توجد المؤشرات في شكلين مختلفين الألوان - إما حمضية أو قاعدية. يحدث تغير لون كل مؤشر في نطاق الحموضة الخاص به، وعادة ما يكون 1-2 وحدة (انظر الجدول 1، الدرس 2).

لتوسيع نطاق عمل قياسات الرقم الهيدروجيني، يتم استخدام ما يسمى بالمؤشر العالمي، وهو مزيج من عدة مؤشرات. يتغير لون المؤشر العالمي بشكل تسلسلي من الأحمر إلى الأصفر والأخضر والأزرق إلى البنفسجي عند الانتقال من منطقة حمضية إلى منطقة قلوية. من الصعب تحديد الرقم الهيدروجيني بطريقة المؤشر بالنسبة للحلول الغائمة أو الملونة.


2) الطريقة الحجمية التحليلية – معايرة الحمض مع القاعدة – تعطي أيضاً نتائج دقيقة لتحديد الحموضة الكلية للمحاليل. يضاف محلول ذو تركيز معروف (معاير) قطرة قطرة إلى محلول الاختبار. عندما يتم خلطها، يحدث تفاعل كيميائي. يتم تسجيل نقطة التكافؤ - وهي اللحظة التي يتوفر فيها محلول معاير كافٍ تمامًا لإكمال التفاعل - باستخدام مؤشر. بعد ذلك، بمعرفة تركيز وحجم محلول المعاير المضاف، يتم حساب الحموضة الكلية للمحلول.

تعد حموضة البيئة مهمة للعديد من العمليات الكيميائية، وغالبًا ما تعتمد إمكانية أو نتيجة تفاعل معين على الرقم الهيدروجيني للبيئة. للحفاظ على قيمة معينة من الرقم الهيدروجيني في نظام التفاعل أثناء الأبحاث المختبرية أو في الإنتاج، يتم استخدام المحاليل المنظمة، والتي تسمح بالحفاظ على قيمة الرقم الهيدروجيني ثابتة تقريبًا عند تخفيفها أو عند إضافة كميات صغيرة من الأحماض أو القلويات إلى المحلول.

تُستخدم قيمة الرقم الهيدروجيني على نطاق واسع لوصف الخواص الحمضية القاعدية للوسائط البيولوجية المختلفة (الجدول 2).

تعتبر حموضة وسط التفاعل ذات أهمية خاصة للتفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في الأنظمة الحية. غالبًا ما يؤثر تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول على الخواص الفيزيائية والكيميائية والنشاط البيولوجي للبروتينات والأحماض النووية، لذلك، من أجل الأداء الطبيعي للجسم، يعد الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي مهمة ذات أهمية استثنائية. يتم تحقيق الصيانة الديناميكية لدرجة الحموضة المثالية للسوائل البيولوجية من خلال الإجراء أنظمة عازلة.

3) يتيح لك استخدام جهاز خاص - مقياس الرقم الهيدروجيني - قياس الرقم الهيدروجيني في نطاق أوسع وبشكل أكثر دقة (حتى 0.01 وحدة هيدروجينية) من استخدام المؤشرات، وهو مناسب ودقيق للغاية، ويسمح لك بقياس الرقم الهيدروجيني للمعتم والمحاليل الملونة ولذلك تستخدم على نطاق واسع.

باستخدام مقياس الرقم الهيدروجيني، يتم قياس تركيز أيونات الهيدروجين (pH) في المحاليل ومياه الشرب والمنتجات الغذائية والمواد الخام والأشياء البيئية وأنظمة الإنتاج للمراقبة المستمرة للعمليات التكنولوجية، بما في ذلك في البيئات العدوانية.

لا غنى عن مقياس الأس الهيدروجيني لمراقبة الأجهزة لمحاليل الأس الهيدروجيني لفصل اليورانيوم والبلوتونيوم، عندما تكون متطلبات صحة قراءات المعدات دون معايرة مرتفعة للغاية.

يمكن استخدام الجهاز في المختبرات الثابتة والمتنقلة، بما في ذلك المختبرات الميدانية، بالإضافة إلى مختبرات التشخيص السريري والطب الشرعي والبحث والإنتاج، بما في ذلك صناعات اللحوم والألبان والخبز.

مؤخراتُستخدم أجهزة قياس الأس الهيدروجيني أيضًا على نطاق واسع في تربية الأحياء المائية، ومراقبة جودة المياه المنزلية، والزراعة (خاصة في الزراعة المائية)، وكذلك لمراقبة التشخيص الصحي.

جدول 2. قيم الرقم الهيدروجيني لبعض الأنظمة البيولوجية والمحاليل الأخرى

قيمه الحامضيه (عامل الرقم الهيدروجيني)هو مقياس لنشاط أيونات الهيدروجين في المحلول، ويعبر كميًا عن حموضته. عندما لا يكون الرقم الهيدروجيني عند المستويات المثلى، تبدأ النباتات في فقدان القدرة على امتصاص بعض العناصر التي تحتاجها للنمو الصحي. تتمتع جميع النباتات بمستوى حموضة محدد يسمح لها بتحقيق أقصى قدر من النتائج عند النمو. تفضل معظم النباتات بيئة نمو حمضية قليلاً (بين 5.5-6.5).

مؤشر الهيدروجين في الصيغ

في المحاليل المخففة جدًا، تكون قيمة الرقم الهيدروجيني تعادل تركيز أيونات الهيدروجين. يساوي في الحجم ومعاكسًا في الإشارة للوغاريتم العشري لنشاط أيونات الهيدروجين، معبرًا عنه بالمول لكل لتر:

الرقم الهيدروجيني = -lg

في ظل الظروف القياسية، تتراوح قيمة الرقم الهيدروجيني من 0 إلى 14. في الماء النقي، عند درجة حموضة محايدة، يكون تركيز H + مساويًا لتركيز OH - وهو 1·10 -7 مول لكل لتر. أقصى معنى ممكنيتم تعريف الرقم الهيدروجيني على أنه مجموع الرقم الهيدروجيني ودرجة الحموضة ويساوي 14.

وخلافًا للاعتقاد الشائع، يمكن أن يختلف الرقم الهيدروجيني ليس فقط في النطاق من 0 إلى 14، بل يمكن أيضًا أن يتجاوز هذه الحدود. على سبيل المثال، عند تركيز أيون الهيدروجين = 10 −15 مول/لتر، الرقم الهيدروجيني = 15، عند تركيز أيون الهيدروكسيد 10 مول/لتر pOH = −1.

من المهم أن نفهم! مقياس الرقم الهيدروجيني لوغاريتمي، مما يعني أن كل وحدة تغيير تساوي تغيرًا بمقدار عشرة أضعاف في تركيز أيونات الهيدروجين. بمعنى آخر، المحلول ذو الرقم الهيدروجيني 6 هو أكثر حمضية بعشر مرات من المحلول الذي يحتوي على الرقم الهيدروجيني 7، والمحلول الذي يحتوي على الرقم الهيدروجيني 5 سيكون أكثر حمضية بعشر مرات من المحلول الذي يحتوي على الرقم الهيدروجيني 6 وأكثر حمضية بمئة مرة من المحلول الذي يحتوي على الرقم الهيدروجيني 7. هذا يعني أنه عندما تقوم بضبط الرقم الهيدروجيني للمحلول المغذي الخاص بك وتحتاج إلى تغيير الرقم الهيدروجيني بنقطتين (على سبيل المثال من 7.5 إلى 5.5) يجب عليك استخدام أداة ضبط الرقم الهيدروجيني أكثر بعشر مرات مما لو قمت بتغيير الرقم الهيدروجيني بمقدار فقط نقطة واحدة (من 7.5 إلى 6.5).

طرق تحديد قيمة الرقم الهيدروجيني

يتم استخدام عدة طرق على نطاق واسع لتحديد قيمة الرقم الهيدروجيني للحلول. يمكن تقدير قيمة الرقم الهيدروجيني تقريبًا باستخدام المؤشرات، أو قياسها بدقة باستخدام مقياس الرقم الهيدروجيني، أو تحديدها تحليليًا عن طريق إجراء معايرة الحمض مع القاعدة.

المؤشرات الحمضية القاعدية

لتقدير تركيز أيونات الهيدروجين بشكل تقريبي، يتم استخدام المؤشرات الحمضية والقاعدية على نطاق واسع - مواد الصبغة العضوية، التي يعتمد لونها على الرقم الهيدروجيني للوسط. وتشمل المؤشرات الأكثر شهرة عباد الشمس والفينول فثالين وبرتقال الميثيل (برتقال الميثيل) وغيرها. يمكن أن توجد المؤشرات في شكلين مختلفين الألوان - إما حمضية أو قاعدية. يحدث تغير لون كل مؤشر في نطاق الحموضة الخاص به، وعادة ما يكون 1-2 وحدة.

مؤشر عالمي

لتوسيع نطاق عمل قياسات الرقم الهيدروجيني، يتم استخدام ما يسمى بالمؤشر العالمي، وهو مزيج من عدة مؤشرات. يتغير لون المؤشر العالمي بشكل تسلسلي من الأحمر إلى الأصفر والأخضر والأزرق إلى البنفسجي عند الانتقال من المنطقة الحمضية إلى المنطقة الأساسية.

عادة ما تكون محاليل هذه المخاليط - "المؤشرات العالمية" - مشربة بشرائط من "ورقة المؤشر"، والتي يمكنك من خلالها تحديد حموضة المحاليل المائية بسرعة (بدقة وحدات الأس الهيدروجيني، أو حتى أعشار الأس الهيدروجيني). قيد الدراسة. للحصول على تحديد أكثر دقة، تتم مقارنة لون ورقة المؤشر التي تم الحصول عليها عند تطبيق قطرة من المحلول على الفور مع مقياس اللون المرجعي، والذي يظهر مظهره في الصور.

من الصعب تحديد الرقم الهيدروجيني بطريقة المؤشر بالنسبة للحلول الغائمة أو الملونة.

نظرًا لحقيقة أن قيم الرقم الهيدروجيني المثالية للمحاليل الغذائية في الزراعة المائية لها نطاق ضيق جدًا (عادةً من 5.5 إلى 6.5)، فإنني أستخدم أيضًا مجموعات أخرى من المؤشرات. على سبيل المثال، لدينا نطاق عمل ومقياس من 4.0 إلى 8.0، مما يجعل مثل هذا الاختبار أكثر دقة مقارنة بورقة المؤشر العالمي.

مقياس الرقم الهيدروجيني

يتيح لك استخدام جهاز خاص - مقياس الرقم الهيدروجيني - قياس الرقم الهيدروجيني في نطاق أوسع وبشكل أكثر دقة (يصل إلى 0.01 وحدة هيدروجينية) من استخدام المؤشرات العالمية. هذه الطريقة مريحة ودقيقة للغاية، خاصة بعد معايرة قطب المؤشر في نطاق الرقم الهيدروجيني المحدد. فهو يسمح لك بقياس الرقم الهيدروجيني للحلول المعتمة والملونة، وبالتالي يتم استخدامه على نطاق واسع.

الطريقة الحجمية التحليلية

كما توفر الطريقة الحجمية التحليلية - معايرة الحمض مع القاعدة - نتائج دقيقة لتحديد حموضة المحاليل. يضاف محلول ذو تركيز معروف (معاير) قطرة قطرة إلى محلول الاختبار. عندما يتم خلطها، يحدث تفاعل كيميائي. يتم تسجيل نقطة التكافؤ - وهي اللحظة التي يتوفر فيها محلول معاير كافٍ تمامًا لإكمال التفاعل - باستخدام مؤشر. بعد ذلك، بمعرفة تركيز وحجم محلول المعاير المضاف، يتم حساب حموضة المحلول.

تأثير درجة الحرارة على قيم الرقم الهيدروجيني

يمكن أن تتغير قيمة الرقم الهيدروجيني على نطاق واسع مع تغيرات درجة الحرارة. وبالتالي، فإن المحلول المولي 0.001 من NaOH عند 20 درجة مئوية لديه درجة حموضة = 11.73، وعند 30 درجة مئوية درجة حموضة = 10.83. يتم تفسير تأثير درجة الحرارة على قيم الأس الهيدروجيني من خلال تفكك أيونات الهيدروجين المختلفة (H +) ولا يعد خطأً تجريبيًا. لا يمكن تعويض تأثير درجة الحرارة عن طريق إلكترونيات مقياس الأس الهيدروجيني.

ضبط الرقم الهيدروجيني للمحلول المغذي

تحمض المحلول المغذي

عادة ما يجب تحمض المحلول المغذي. يؤدي امتصاص النباتات للأيونات إلى قلونة تدريجية للمحلول. أي محلول يحتوي على درجة حموضة 7 أو أعلى سوف يحتاج في أغلب الأحيان إلى تعديله إلى درجة الحموضة المثالية. يمكن استخدام الأحماض المختلفة لتحمض المحلول المغذي. والأكثر استخدامًا هو حمض الكبريتيك أو الفوسفوريك. الحل الأفضل للحلول المائية هو الإضافات العازلة مثل و. لا تعمل هذه المنتجات على رفع قيم الرقم الهيدروجيني إلى المستويات المثالية فحسب، بل تعمل أيضًا على تثبيت القيم لفترة طويلة.

عند ضبط درجة الحموضة مع كل من الأحماض والقلويات، يجب ارتداء قفازات مطاطية لتجنب التسبب في حروق الجلد. يتعامل الكيميائي ذو الخبرة بمهارة مع حمض الكبريتيك المركز، ويضيف قطرة الحمض قطرة قطرة إلى الماء. لكن بالنسبة للمبتدئين في مجال الزراعة المائية، ربما يكون من الأفضل الاتصال بكيميائي ذي خبرة واطلب منه تحضير محلول 25٪ من حمض الكبريتيك. أثناء إضافة الحمض، يتم تقليب المحلول وتحديد الرقم الهيدروجيني له. بمجرد معرفة الكمية التقريبية لحمض الكبريتيك، يمكنك بعد ذلك إضافته من أسطوانة مدرجة.

يجب إضافة حمض الكبريتيك في أجزاء صغيرة حتى لا يحمض المحلول أكثر من اللازم، والذي سيتعين بعد ذلك قلويته مرة أخرى. بالنسبة للعامل عديم الخبرة، يمكن أن يستمر التحمض والقلوية إلى أجل غير مسمى. بالإضافة إلى إضاعة الوقت والكواشف، فإن هذا التنظيم يؤدي إلى عدم توازن المحلول المغذي بسبب تراكم الأيونات غير الضرورية للنباتات.

قلوية المحلول المغذي

المحاليل شديدة الحموضة تصبح قلوية باستخدام هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم). وكما يوحي اسمها، فهي مادة كاوية، لذا يجب استخدام القفازات المطاطية. يوصى بشراء هيدروكسيد الصوديوم في شكل حبوب. في متاجر المواد الكيميائية المنزلية، يمكن شراء هيدروكسيد الصوديوم كمنظف للصرف، مثل "الخلد". قم بإذابة حبة واحدة في 0.5 لتر من الماء وأضف المحلول القلوي تدريجيًا إلى المحلول المغذي مع التحريك المستمر، وفحص درجة الحموضة في كثير من الأحيان. لا يمكن لأي قدر من الحسابات الرياضية تحديد كمية الأحماض أو القلويات التي يجب إضافتها في حالة معينة.

إذا كنت ترغب في زراعة عدة محاصيل في صينية واحدة، فأنت بحاجة إلى تحديدها بحيث لا يتطابق الرقم الهيدروجيني الأمثل لها فحسب، بل يتطابق أيضًا مع احتياجاتها من عوامل النمو الأخرى. على سبيل المثال، تتطلب أزهار النرجس والأقحوان الصفراء درجة حموضة 6.8 ولكن مستويات رطوبة مختلفة، لذا لا يمكن زراعتها في نفس الصينية. إذا أعطيت النرجس نفس كمية الرطوبة مثل الأقحوان، فسوف تتعفن بصيلات النرجس البري. في التجارب، وصل الراوند إلى أقصى نمو عند درجة حموضة 6.5، لكنه يمكن أن ينمو حتى عند درجة حموضة 3.5. الشوفان، الذي يفضل الرقم الهيدروجيني حوالي 6، ينتج عوائد جيدة عند الرقم الهيدروجيني 4 إذا تمت زيادة جرعة النيتروجين في المحلول المغذي بشكل كبير. تنمو البطاطس في نطاق درجة حموضة واسع نسبيًا، لكنها تنمو بشكل أفضل عند درجة حموضة 5.5. تحت هذا الرقم الهيدروجيني، يتم أيضًا الحصول على إنتاجية عالية من الدرنات، لكنها تأخذ طعمًا حامضًا. لاستقبال الحد الأقصى للعائداتذات جودة عالية، يجب تعديل الرقم الهيدروجيني للمحاليل الغذائية بدقة.

قيمه الحامضيه, الرقم الهيدروجيني(خط العرض. صأوندوس هيدروجيني- "وزن الهيدروجين" ، واضح "بيه") هو مقياس لنشاط (في المحاليل المخففة للغاية المكافئة للتركيز) لأيونات الهيدروجين في المحلول، والذي يعبر كميًا عن حموضته. يساوي في الحجم ومعاكسًا في الإشارة للوغاريتم العشري لنشاط أيونات الهيدروجين، والذي يتم التعبير عنه بالمول لكل لتر:

تاريخ قيمة الرقم الهيدروجيني.

مفهوم قيمه الحامضيهقدمه الكيميائي الدنماركي سورنسن في عام 1909. يسمى المؤشر الرقم الهيدروجيني (حسب الحروف الأولى من الكلمات اللاتينية الهيدروجينية المحتملة- قوة الهيدروجين أو هيدروجيني البركة- وزن الهيدروجين). في الكيمياء عن طريق الجمع بكسلعادة ما تشير إلى كمية تساوي سجل X، والحرف حفي هذه الحالة، تشير إلى تركيز أيونات الهيدروجين ( ح+) أو بالأحرى النشاط الديناميكي الحراري لأيونات الهيدرونيوم.

المعادلات المتعلقة بالرقم الهيدروجيني ودرجة الحموضة.

عرض قيمة الرقم الهيدروجيني.

في الماء النقي عند 25 درجة مئوية تركيز أيونات الهيدروجين ([ ح+]) وأيونات الهيدروكسيد ([ أوه− ]) متطابقة وتساوي 10 −7 مول/لتر، وهذا يتبع بوضوح تعريف المنتج الأيوني للماء، يساوي [ ح+] · [ أوه− ] ويساوي 10 −14 مول²/لتر² (عند 25 درجة مئوية).

إذا كان تركيز نوعين من الأيونات في المحلول هو نفسه، يقال أن المحلول له تفاعل محايد. عند إضافة حمض إلى الماء، يزداد تركيز أيونات الهيدروجين، ويقل تركيز أيونات الهيدروكسيد، وعند إضافة قاعدة، على العكس من ذلك، يزيد محتوى أيونات الهيدروكسيد، ويقل تركيز أيونات الهيدروجين. متى [ ح+] > [أوه- ] يقال أن المحلول يتبين أنه حمضي، وعندما [ أوه − ] > [ح+] - قلوية.

لتسهيل التخيل، وللتخلص من الأس السالب، بدلاً من تركيزات أيونات الهيدروجين، استخدم اللوغاريتم العشري الخاص بها، المأخوذ من علامة المعاكسوهو مؤشر الهيدروجين - الرقم الهيدروجيني.

مؤشر على قاعدية الحل pOH.

والعكس أقل شعبية قليلاً الرقم الهيدروجينيمقاس - مؤشر أساس الحل, الرقم الهيدروجينيوهو يساوي اللوغاريتم العشري (السالب) لتركيز الأيونات في المحلول أوه − :

كما هو الحال في أي محلول مائي عند درجة حرارة 25 درجة مئوية، مما يعني عند درجة الحرارة هذه:

قيم الرقم الهيدروجيني في المحاليل ذات الحموضة المتفاوتة.

  • خلافا للاعتقاد الشائع، الرقم الهيدروجينييمكن أن تختلف إلى ما هو أبعد من النطاق 0 - 14، ويمكن أن تتجاوز هذه الحدود أيضًا. على سبيل المثال، عند تركيز أيونات الهيدروجين [ ح+] = 10 −15 مول/لتر، الرقم الهيدروجيني= 15، عند تركيز أيون الهيدروكسيد 10 مول/لتر الرقم الهيدروجيني = −1 .

لأن عند 25 درجة مئوية (الظروف القياسية) [ ح+] [أوه − ] = 10 14 فمن الواضح أنه في مثل هذه درجة الحرارة الرقم الهيدروجيني + الرقم الهيدروجيني = 14.

لأن في المحاليل الحمضية[ ح+] > 10 −7 ، وهو ما يعني ذلك بالنسبة للمحاليل الحمضية الرقم الهيدروجيني < 7, соответственно, у щелочных растворов الرقم الهيدروجيني > 7 , الرقم الهيدروجينيالمحاليل المحايدة تساوي 7. عند ارتفاع درجات الحرارة، يزداد ثابت التفكك الإلكتروليتي للماء، مما يعني أن المنتج الأيوني للماء يزداد، ثم يصبح متعادلًا. الرقم الهيدروجيني= 7 (وهو ما يتوافق مع زيادة التركيزات في نفس الوقت ح+، لذا أوه-)؛ مع انخفاض درجة الحرارة، على العكس من ذلك، محايدة الرقم الهيدروجينييزيد.

طرق تحديد قيمة الرقم الهيدروجيني.

هناك عدة طرق لتحديد القيمة الرقم الهيدروجينيحلول. يتم تقدير مؤشر الهيدروجين تقريبًا باستخدام المؤشرات، ويتم قياسه بدقة باستخدام الرقم الهيدروجيني-متر أو يتم تحديده تحليليا عن طريق إجراء معايرة الحمض القاعدي.

  1. للحصول على تقدير تقريبي لتركيز أيون الهيدروجين، غالبا ما يستخدم المؤشرات الحمضية القاعدية- المواد الصبغية العضوية التي يعتمد لونها على الرقم الهيدروجينيبيئة. المؤشرات الأكثر شيوعًا: عباد الشمس، الفينول فثالين، ميثيل برتقالي (برتقالي ميثيل)، إلخ. يمكن أن تكون المؤشرات في شكلين مختلفين الألوان - إما حمضية أو أساسية. يتغير لون جميع المؤشرات ضمن نطاق الحموضة الخاص به، وغالبًا ما يكون 1-2 وحدة.
  2. لزيادة الفاصل الزمني لقياس العمل الرقم الهيدروجينييتقدم مؤشر عالميوهو مزيج من عدة مؤشرات. يتغير لون المؤشر العالمي بشكل تسلسلي من الأحمر إلى الأصفر والأخضر والأزرق إلى البنفسجي عند الانتقال من منطقة حمضية إلى منطقة قلوية. تعريفات الرقم الهيدروجينياستخدام طريقة المؤشر صعب بالنسبة للحلول الغائمة أو الملونة.
  3. باستخدام جهاز خاص - الرقم الهيدروجيني-متر - يجعل من الممكن القياس الرقم الهيدروجينيعلى نطاق أوسع وأكثر دقة (يصل إلى 0.01 وحدة الرقم الهيدروجيني) من استخدام المؤشرات. طريقة التحديد الأيونومترية الرقم الهيدروجيني يعتمد على قياس القوة الدافعة الكهربية لدائرة كلفانية باستخدام مقياس الأيونات بالميلي فولتميتر، والذي يتضمن قطبًا زجاجيًا، تعتمد إمكاناته على تركيز الأيونات ح+في الحل المحيط. الطريقة دقيقة للغاية ومريحة، خاصة بعد معايرة قطب المؤشر في النطاق المحدد الرقم الهيدروجيني، مما يجعل من الممكن القياس الرقم الهيدروجينيحلول مبهمة وملونة، وبالتالي يتم استخدامها في كثير من الأحيان.
  4. الطريقة الحجمية التحليليةمعايرة الحمض القاعدي— كما يعطي نتائج دقيقة لتحديد حموضة المحاليل. يضاف محلول ذو تركيز معروف (معاير) قطرة قطرة إلى المحلول الذي يتم اختباره. عندما يتم خلطها، يحدث تفاعل كيميائي. يتم تسجيل نقطة التكافؤ - وهي اللحظة التي يتوفر فيها محلول معاير كافٍ تمامًا لإكمال التفاعل - باستخدام مؤشر. وبعد ذلك، إذا عرف تركيز وحجم محلول المعاير المضاف، يتم تحديد حموضة المحلول.
  5. الرقم الهيدروجيني:

0.001 مول/لتر حمض الهيدروكلوريكعند 20 درجة مئوية لديها الرقم الهيدروجيني = 3، عند 30 درجة مئوية الرقم الهيدروجيني = 3،

0.001 مول/لتر هيدروكسيد الصوديومعند 20 درجة مئوية لديها الرقم الهيدروجيني = 11.73، عند 30 درجة مئوية الرقم الهيدروجيني = 10.83،

تأثير درجة الحرارة على القيم الرقم الهيدروجينييفسر بتفكك أيونات الهيدروجين المختلفة (H +) وليس خطأ تجريبيا. لا يمكن تعويض تأثير درجة الحرارة إلكترونيا الرقم الهيدروجيني-متر.

دور الرقم الهيدروجيني في الكيمياء والبيولوجيا.

تعتبر حموضة البيئة مهمة لمعظم العمليات الكيميائية، وغالباً ما يعتمد احتمال حدوث أو نتيجة تفاعل معين على الرقم الهيدروجينيبيئة. للحفاظ على قيمة معينة الرقم الهيدروجينيفي نظام التفاعل، عند إجراء البحوث المخبرية أو في الإنتاج، يتم استخدام المحاليل العازلة التي تسمح بالحفاظ على قيمة ثابتة تقريبًا الرقم الهيدروجينيعند تخفيفه أو عند إضافة كميات صغيرة من الأحماض أو القلويات إلى المحلول.

قيمه الحامضيه الرقم الهيدروجينيغالبًا ما يستخدم لوصف الخصائص الحمضية القاعدية للوسائط البيولوجية المختلفة.

بالنسبة للتفاعلات الكيميائية الحيوية، فإن حموضة وسط التفاعل التي تحدث في الأنظمة الحية لها أهمية كبيرة. غالبًا ما يؤثر تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول على الخواص الفيزيائية والكيميائية والنشاط البيولوجي للبروتينات والأحماض النووية، لذلك، من أجل الأداء الطبيعي للجسم، يعد الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي مهمة ذات أهمية استثنائية. الصيانة الديناميكية الأمثل الرقم الهيدروجينييتم الحصول على السوائل البيولوجية تحت تأثير الأنظمة العازلة في الجسم.

في جسم الإنسانفي الأجهزة المختلفة، تبين أن قيمة الرقم الهيدروجيني مختلفة.

بعض المعاني الرقم الهيدروجيني.

مادة

المنحل بالكهرباء في بطاريات الرصاص

عصير المعدة

عصير ليمون(محلول 5% حمض الستريك)

خل الطعام

كوكا كولا

عصير تفاح

بشرة صحية

أمطار حمضية

يشرب الماء

الماء النقي عند 25 درجة مئوية

مياه البحر

صابون (الدهن) لليدين

الأمونيا

التبييض (التبييض)

المحاليل القلوية المركزة

 

 

هذا مثير للاهتمام: