Av Kevin Beck Uppdaterad 30 augusti 2022
fotokostic/iStock/GettyImages
Även de mest vetenskapsnära bland oss möter termen "pH" i vardagen – från schampoannonser till ditt hemakvarium. pH-skalan är en kemists verktyg för att kvantifiera hur sur eller alkalisk en lösning är, och den är oumbärlig inom områden som sträcker sig från medicinsk diagnostik till miljöövervakning.
Förkortningen pH står för "potential av vätejon". Danske biokemisten Søren Sørensen myntade termen 1909 och definierade den som den negativa bas-10-logaritmen för vätejonkoncentrationen, [H⁺] . Matematiskt:
pH = -\log₁₀[H⁺]
Detta logaritmiska samband innebär att varje enhetsändring på skalan motsvarar en tiofaldig förändring i [H⁺]. En lösning med pH 5,0 innehåller tio gånger så mycket vätejoner som en lösning med pH 6,0.
Inom kemi bestämmer antalet partiklar - inte deras massa - reaktiviteten. En mol är lika med Avogadros antal (6,02×10²³) enheter. Molmassan för ett grundämne, listad i dess periodiska tabell "låda", berättar hur många gram en mol väger.
Till exempel har natriumklorid (NaCl) en molmassa på 58,5 g/mol. Att lösa upp 5,85 g NaCl i 1 L vatten ger en 0,10 M lösning:
5.85 g ÷ 58.5 g/mol = 0.10 mol
En sådan koncentration motsvarar 0,10 molL⁻¹ lösta joner.
En logaritm komprimerar breda numeriska intervall till hanterbara värden. I pH-sammanhang förskjuter varje decennium (faktor tio) i vätejonkoncentration pH-värdet med en heltalsenhet. Denna skala är anledningen till att ett "neutralt" pH på 7 indikerar att [H⁺] är lika med [OH⁻] i rent vatten.
Laboratoriets pH-mätare använder en glaselektrod som reagerar på potentialskillnaden mellan testlösningen och en 1M vätejonreferens. Elektrodens spänning omvandlas till ett pH-värde via kalibreringskurvor.
Typiska pH-värden illustrerar dess betydelse:
Blod innehåller bikarbonat (HCO₃⁻), en naturlig buffert som neutraliserar överskott av H⁺-joner och håller pH nära 7,4. Antacida, som accepterar protoner, dämpar magsurheten genom att bilda vattenmolekyler från hydroxylgrupper.
Exempel 1: Vad är pH för en lösning med [H⁺] =4,9×10⁻⁷M?
pH=−log₁₀(4,9×10⁻⁷)=6,31
Exempel 2: Vad är [H⁺] i en lösning med pH=8,45?
8,45=−log₁₀[H⁺]⇒[H⁺]=10⁻⁸.⁴⁵=3,5×10⁻⁹M
Använd online pH-kalkylatorn att utforska hur sur identitet och koncentration påverkar pH. Experimentera med olika syror i rullgardinsmenyn och observera hur en svagare syra vid en högre molaritet kan ge ett lägre pH än en utspädd stark syra.
