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为什么ph值的范围为0-14

2019-08-20 08:59:51 点击数:

ph

酸度计

我们经常将水标记为pH值为7的中性溶液。此外,任何看似酸性的溶液据说pH值小于7,而碱性溶液的pH值大于7。但是,什么是这些数字是什么?他们告诉我们有关解决方案的内容?溶液的pH值是否只能在0到0-14范围内?

什么是pH值?

pH值用于确定物质是酸性还是碱性,并计算化学物质的强度。对于大多数常见化学品,pH值是1到14的数字,其中7个是中间点或中性点。低于7的值是酸度的指标,其随着数量减少而增加,而高于7的值表示碱度,其随着值的增加而增加。这里需要注意的一件有趣的事情是pH标度不是线性标度。换句话说,pH值为3的酸的浓度不是pH值为6的酸的两倍。理解的一个重要区别是pH值标度是对数标度。

pH的正式定义表明,它仅仅是给定溶剂中氢离子活性的量度。这里的活动意味着它们的运动是自由的,这只有在化学物质离子化时才有可能,从而将离子释放到溶液中。计算pH值的公式如下所示: pH=−log10[Hsolvated].

这是一个基数为10的对数方程式。在这个尺度上,pH值为3的物质的酸性比pH值为4的物质高10倍,酸性比pH值为5的物质高100倍。 pH值为9的物质的碱性比pH值为8的物质高10倍,碱性比pH值为6的物质高1000倍。

pH值代表什么?

发现pH量表背后的故事非常有趣。pH值的概念最初由一位名叫Soren Peder Lauritz的化学家介绍,他在丹麦哥本哈根的嘉士伯实验室工作。第一次提到这个术语看起来像这样 - p H - 一个小p,下标中有H.

虽然H代表整个概念旋转的氢离子浓度,但p的确切含义是高度争议的。该量表基本上通过计算十的负功率来测量不同解决方案之间的潜在差异。这两种words-”权力”和‘势’与-start p在所有三种语言(法语,德语和丹麦),其索伦森发言和发表他的研究。鉴于不确定性,的含义是p仍然是伟大的一个化学领域的奥秘虽然不是概念本身过于关键的东西。

我们的pH值是否可以超出0-14范围?

从理论上讲,pH值范围实际上应该从负无穷大到正无穷大。该权利要求根据其定义,其陈述物质的pH是由氢离子浓度的负对数定义的值。然而,实际上,您在标准实验室中找到的大多数溶液的pH值在0-14之间。这是因为,为了达到低于0或高于14的pH水平,人们将分别需要异常酸性或碱性溶液。

假设饱和氢氧化钠溶液(NaOH)溶液的摩尔浓度为15。然而,由于水的存在,化学物质将不能完全溶剂化,水会阻碍较大分子的溶剂化(分解)。反过来,这将导致氢氧根离子(OH -)的释放下降,氢离子是吸收氢离子的离子,增加了溶液的pH值。

可能是负pH吗?

实现负pH值绝对是可能的。实际上,任何产生摩尔浓度大于1的氢离子浓度的酸在计算时都会显示出负pH。然而,酸实际上  是否  具有负pH值并不能在实验室中有效验证。

为了正确看待这一点,考虑使用12 M盐酸(HCL)溶液。该化学品的pH值应为-1.08,比标准pH值高一个单位,但我们无法使用任何已知仪器进行测量。石蕊试纸(最常用的测量pH值的方法)仅表明pH值是高于还是低于7。因此,pH计是确定实际值所必需的。然而,即使是玻璃电极pH计在这样的极端任务中也会因为酸性错误而失败,这甚至会导致这些非常先进的设备测量高于真实值的pH值。即使我们提高这些仪器的效率并实现“完美”(这似乎几乎不可能),仍然存在一个最终问题 - 有效集中。

什么是有效浓度?

强酸从未完全在水中解离,释放出使装置的仪表达到负值所需的氢离子数。强调这个问题的是氢离子的有效浓度,其总是小于真实浓度,因为强酸和浓酸溶液中每单位酸的水非常少。水有助于酸的分解,在此过程中释放出氢离子。这是因为水是偶极子分子并产生净有效偶极子运动。然而,在没有水的情况下,酸分子不会像它们应该的那样分解,这使得pH值远高于您的摩尔浓度。

最后一句话

总之,确实可能具有超出常规0-14范围的pH。然而,在这种情况下,由于仪器和溶液本身引起的各种限制,pH不能是有用的或甚至是有意义的措施。对于高浓度溶液的标记,必须直接使用浓度,如摩尔浓度。

从一个简单的角度来看,pH的作用有助于将极小的H +浓度带到更熟悉的数字范围内,但随着浓度变大,这种做法会失去其价值,反而会适得其反。希望随着时间的推移,将会有一些修改可以提高我们极端测量的效率和准确性。毕竟,pH值是化学界最着名和最有用的概念之一,在科学领域,准确性至关重要!

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