Moc kwasów i zasad ( PH )

 

Moc kwasów i zasad ( PH )

Związki chemiczne, które w roztworze wodnym przewodzą prąd elektryczny, nazywamy elektrolitami. Natomiast roztwory wodne takich substancji organicznych, jak cukier, alkohol i inne związki organiczne, prądu elektrycznego nie przewodzą, są więc nieelektrolitami. W czasie rozpuszczania elektrolitów w wodzie następuje rozpad cząsteczek elektrolitów na jony dodatnie zwane kationami i jony ujemne zwane anionami. Rozpad cząsteczek elektrolitów na kationy i aniony nazywa się dysocjacją elektrolityczną. Ponieważ liczba dodatnich ładunków kationów jest zawsze równa liczbie ujemnych ładunków anionów, to roztwór elektrolitu jest elektrycznie obojętny. Charakterystyczną cechą wszystkich kwasów jest to, że podczas dysocjacji wytwarzają kationy wodorowe, aniony zaś są złożone z reszt kwasowych. Natomiast wszystkie zasady dysocjują w taki sposób, że wytwarzają aniony wodorotlenowe (OH) i kationy metali.

Pewne kwasy i zasady mogą być elektrolitami mocnymi, to jest takimi, które ulegają całkowitej dysocjacji na jony, inne są elektrolitami słabymi — które tylko w nieznacznej części dysocjują na jony.

Moc kwasów i zasad określamy stopniem dysocjacji elektrolitycznej, czyli stosunkiem liczby cząsteczek rozłożonych na jony do pierwotnej liczby cząsteczek, albo stosunkiem stężenia cząsteczek zdysocjowanych do całkowitego stężenia roztworu. A więc: im więcej jest jonów — tym większa moc kwasu lub zasady. Im bardziej rozcieńczony jest roztwór — tym większy jest stopień dysocjacji. Stopień dysocjacji jest ułamkiem mniejszym od jedności (ma wartość od O do 1).

Do mocnych elektrolitów zaliczamy te, w których stopień dysocjacji wynosi 300/o lub więcej. Do mocnych kwasów należą: HC1, HNO3 i H2S04, a do mocnych zasad — NaOH i KOH.

Bardzo mały stopień dysocjacji ma czysta woda, gdyż w niej na 556 milionów cząsteczek tylko jedna cząsteczka jest zdysocjowana na jony. Praktycznie więc czysta woda nie przewodzi wcale prądu elektrycznego. Stężenie gramofonowe wody czystej, czyli liczba gramocząsteczek wodoru w jednym litrze wynosi:

 

 

  1                          1

               _________           =       _____      =    10^-7

1000000                10⁷

 

 

 

Podobnie oznacza się stężenie jonowe innych roztworów.

Ponieważ posługiwanie się ułamkami sprawia pewne trudności, przyjęto stężenie jonowe określać wykładnikiem jonów wodorowych i oznaczać je symbolem „pH”. Tak więc dla wody czystej pH = 7. Jeśli zatem inny roztwór ma pH = 7, to mówimy, że jest on, tak jak woda czysta, roztworem obojętnym. Jeśli zaś roztwór wykazuje pH mniejszy od 7 (to znaczy zawiera więcej jonów H), to roztwór jest kwaśny, a przy pH większym od 7 — roztwór jest zasadowy. Im bardziej wartość pH odbiega od 7, tym większa jest kwasowość albo zasadowość roztworu.

Pomiar pH roztworów kwasów i zasad odbywa się różnymi metodami. Najczęściej stosuje się metodę kolorymetryczną, opierającą się na zmianie zabarwienia pewnych substancji chemicznych pod wpływem różnego pH roztworów. Do takich substancji należą lakmus, fenoloftaleina i oranż metylowy. Lakmus zmienia barwę niebieską na czerwoną przy pH = 54-7, fenoloftaleina w roztworach kwaśnych jest bezbarwna, a w zasadowych zmienia barwę na fioletowo czerwoną (pH 7+10), zaś oranż metylowy zmienia się z żółtego na czerwony przy pH = 3 - 4. Porównując z odpowiednią podziałką zabarwienie danego wskaźnika przy zetknięciu z badanym roztworem, możemy oznaczyć wartość pH tego roztworu. Wyznaczenie pH ma bardzo duże znaczenie nie tylko w przemyśle chemicznym, lecz również w gleboznawstwie w lecznictwie itd.