Хүрээлэн буй орчны хүчиллэг байдал. Уусмалын рН-ийн тухай ойлголт. Устөрөгчийн хүчиллэг байдлын индекс (рН) Аналитик эзэлхүүний арга

Устөрөгчийн индекс - рН нь уусмал дахь устөрөгчийн ионуудын идэвхжилийг (шингэрүүлсэн уусмалын хувьд концентрацийг илэрхийлдэг) хэмжүүр бөгөөд түүний хүчиллэгийг тоон хэлбэрээр илэрхийлдэг бөгөөд сөрөг (эсрэг тэмдгээр авсан) аравтын бутархай логарифм гэж тооцдог. устөрөгчийн ионуудын идэвхжилийг литр тутамд мольоор илэрхийлнэ.

рН = – бүртгэл

Энэ ойлголтыг 1909 онд Данийн химич Соренсен нэвтрүүлсэн. Шалгуур үзүүлэлтийг рН гэж нэрлэдэг бөгөөд Латин үгийн эхний үсгийн дараа potentia hydrogeni - устөрөгчийн хүч, эсвэл pondus hydrogenii - устөрөгчийн жин.

Урвуу рН-ийн утга нь арай бага тархсан байдаг - уусмал дахь OH ионы концентрацийн сөрөг аравтын логарифмтай тэнцэх уусмалын суурь байдлын үзүүлэлт, pOH:

рОН = – бүртгэл

25 хэмийн цэвэр усанд устөрөгчийн ион () ба гидроксидын ионы () концентраци нь ижил бөгөөд 10-7 моль/л байдаг нь усны автопротолизын тогтмол хэмжигдэхүүн Kw-ээс шууд үүсдэг ба үүнийг өөрөөр нэрлэдэг. Усны ионы бүтээгдэхүүн:

K w = =10 –14 [моль 2 /л 2 ] (25 ° C-д)

рН + рН = 14

Уусмал дахь хоёр төрлийн ионы концентраци ижил байвал уусмалыг саармаг гэж нэрлэдэг. Усанд хүчил нэмэхэд устөрөгчийн ионы концентраци нэмэгдэж, гидроксидын ионы агууламж буурч, суурь нэмэхэд эсрэгээр гидроксидын ионы агууламж нэмэгдэж, устөрөгчийн ионы концентраци буурдаг. Хэзээ > уусмалыг хүчиллэг, > үед шүлтлэг гэж нэрлэдэг.

рН тодорхойлох

Уусмалын рН-ийн утгыг тодорхойлох хэд хэдэн аргыг өргөн ашигладаг.

1) РН-ийн утгыг индикатор ашиглан ойролцоогоор тооцоолж, рН хэмжигчээр нарийн хэмжиж эсвэл хүчил-суурь титрлэх замаар аналитик аргаар тодорхойлж болно.

Устөрөгчийн ионуудын концентрацийг ойролцоогоор тооцоолохын тулд хүчил-суурь үзүүлэлтүүдийг өргөн ашигладаг - өнгө нь орчны рН-ээс хамаардаг органик будагч бодисууд. Хамгийн алдартай үзүүлэлтүүд нь лакмус, фенолфталеин, метил жүрж (метил жүрж) болон бусад. Шалгуур үзүүлэлтүүд нь хүчиллэг эсвэл үндсэн гэсэн хоёр өөр өнгөтэй байж болно. Шалгуур үзүүлэлт бүрийн өнгөний өөрчлөлт нь өөрийн хүчиллэгийн хүрээнд ихэвчлэн 1-2 нэгж байдаг (Хүснэгт 1, хичээл 2-ыг үз).

РН-ийн хэмжилтийн ажлын хүрээг өргөжүүлэхийн тулд бүх нийтийн индикаторыг ашигладаг бөгөөд энэ нь хэд хэдэн үзүүлэлтүүдийн холимог юм. Бүх нийтийн индикатор нь хүчиллэг бүсээс шүлтлэг рүү шилжих үед улаанаас шар, ногоон, хөх ягаан хүртэл дараалан өнгө өөрчлөгддөг. Үүлэрхэг эсвэл өнгөт уусмалын хувьд индикаторын аргаар рН-ийг тодорхойлоход хэцүү байдаг.

2) Аналитик эзэлхүүний арга - хүчил-суурь титрлэх нь уусмалын нийт хүчиллэгийг тодорхойлох үнэн зөв үр дүнг өгдөг. Мэдэгдэж буй концентрацитай уусмалыг (титрант) туршилтын уусмалд дуслаар нэмнэ. Тэдгээрийг холих үед химийн урвал явагдана. Эквивалентийн цэг - урвалыг бүрэн гүйцэд дуусгахад хангалттай титрант байгаа мөчийг индикатор ашиглан тэмдэглэнэ. Дараа нь нэмсэн титрант уусмалын концентраци ба эзэлхүүнийг мэдэж, уусмалын нийт хүчиллэгийг тооцоолно.

Хүрээлэн буй орчны хүчиллэг байдал нь олон химийн процессуудад чухал ач холбогдолтой бөгөөд тодорхой урвалын боломж эсвэл үр дүн нь хүрээлэн буй орчны рН-ээс хамаардаг. Лабораторийн судалгаа эсвэл үйлдвэрлэлийн явцад урвалын системд тодорхой рН-ийн утгыг хадгалахын тулд шингэрүүлсэн эсвэл уусмалд бага хэмжээний хүчил, шүлт нэмэх үед бараг тогтмол рН-ийн утгыг хадгалах боломжийг олгодог буфер уусмалуудыг ашигладаг.

Төрөл бүрийн биологийн орчны хүчил-суурь шинж чанарыг тодорхойлоход рН-ийн утгыг өргөн ашигладаг (Хүснэгт 2).

Урвалын орчны хүчиллэг байдал нь амьд системд тохиолддог биохимийн урвалуудад онцгой ач холбогдолтой юм. Уусмал дахь устөрөгчийн ионы концентраци нь уураг, нуклейн хүчлүүдийн физик-химийн шинж чанар, биологийн идэвхжилд нөлөөлдөг тул биеийн хэвийн үйл ажиллагаанд хүчил-суурь гомеостазыг хадгалах нь онцгой ач холбогдолтой ажил юм. Биологийн шингэний оновчтой рН-ийн динамик засвар үйлчилгээ нь буфер системийн үйл ажиллагааны үр дүнд бий болдог.

3) Тусгай төхөөрөмж - рН тоолуур ашиглах нь рН-ийг индикатор ашиглахаас илүү өргөн хүрээнд, илүү нарийвчлалтай (0.01 рН нэгж хүртэл) хэмжих боломжийг олгодог, тохиромжтой бөгөөд өндөр нарийвчлалтай, тунгалаг бус рН-ийг хэмжих боломжийг олгодог. болон өнгөт уусмалууд байдаг тул өргөн хэрэглэгддэг.

РН тоолуур ашиглан устөрөгчийн ионы концентрацийг (рН) уусмал, ундны ус, хүнсний бүтээгдэхүүн, түүхий эд, хүрээлэн буй орчны объект, үйлдвэрлэлийн системд технологийн процесс, түүний дотор түрэмгий орчинд тасралтгүй хянах зорилгоор хэмждэг.

РН хэмжигч нь уран ба плутонийг ялгах рН-ийн уусмалын техник хангамжийн хяналтанд шалгалт тохируулгагүйгээр төхөөрөмжийн заалтыг зөв тогтоох шаардлага маш өндөр байх үед зайлшгүй шаардлагатай.

Уг төхөөрөмжийг суурин болон зөөврийн лаборатори, тэр дундаа хээрийн лабораториудаас гадна эмнэлзүйн оношлогоо, шүүх эмнэлэг, судалгаа, үйлдвэрлэлийн лаборатори, тэр дундаа мах, сүүн бүтээгдэхүүн, нарийн боовны үйлдвэрт ашиглах боломжтой.

Сүүлийн үед рН хэмжигчийг аквариумын фермүүдэд өргөнөөр ашиглаж, ахуйн нөхцөл, хөдөө аж ахуй (ялангуяа гидропоник) дахь усны чанарыг хянах, мөн эрүүл мэндийн оношлогоонд хяналт тавих зорилгоор ашиглаж байна.

Хүснэгт 2. Зарим биологийн систем болон бусад уусмалын рН-ийн утга

Ус бол сул электролит юм; тэгшитгэлийн дагуу сул хуваагддаг

25 0С температурт 10-7 моль H2O 1 литр усанд ион болон задардаг. H+ ба OH- ионуудын концентраци (моль/л) тэнцүү байна

Цэвэр ус нь саармаг урвалтай байдаг. Түүнд хүчил нэмэхэд H+ ионуудын концентраци нэмэгддэг, өөрөөр хэлбэл. > 10-7 моль/л; OH- ионуудын концентраци буурч, i.e. 10-7 моль/л-ээс бага. Шүлт нэмэхэд OH- ионы концентраци нэмэгддэг: > 10-7 моль/л, тиймээс 10-7 моль/л-ээс бага.

Практикт уусмалын хүчиллэг эсвэл шүлтлэг чанарыг илэрхийлэхийн тулд концентрацийн оронд түүний сөрөг аравтын логарифмыг ашигладаг бөгөөд үүнийг рН-ийн утга гэж нэрлэдэг.

Төвийг сахисан усанд рН = 7. рН-ийн утга ба H+ ба OH- ионуудын харгалзах концентрацийг хүснэгтэд үзүүлэв. 4.

Буферийн шийдэл

Олон аналитик урвалыг хатуу тодорхойлсон рН-ийн утгаар гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь урвалын туршид хадгалагдах ёстой. Зарим урвалын үед рН нь H+ ионыг холбосон эсвэл сулласны үр дүнд өөрчлөгдөж болно. Тогтмол рН-ийн утгыг хадгалахын тулд буфер уусмалыг ашигладаг.

Буфер уусмалууд нь ихэвчлэн сул хүчлүүдийн эдгээр хүчлүүдийн давстай холимог эсвэл сул суурийн ижил суурийн давстай холимог юм. Жишээлбэл, цууны хүчил CH3COOH болон натрийн ацетат CH3COONa-аас бүрдэх ацетат буферийн уусмалд HCl зэрэг тодорхой хэмжээний хүчтэй хүчлийг нэмбэл ацетат ионуудтай урвалд орж бага зэрэг салангид CH3COOH үүсгэнэ.

Тиймээс уусмалд нэмсэн H+ ионууд чөлөөтэй үлдэхгүй, харин CH3COO- ионуудтай холбогддог тул уусмалын рН бараг өөрчлөгдөхгүй. Ацетат буферийн уусмалд шүлтийн уусмал нэмэхэд OH-ионууд цууны хүчлийн CH3COOH-ийн салаагүй молекулуудаар холбогдоно.

Иймээс энэ тохиолдолд уусмалын рН нь бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байх болно.

Буферийн уусмалууд нь буферийн нөлөөг тодорхой хязгаар хүртэл хадгалдаг, өөрөөр хэлбэл. тэдгээр нь тодорхой буфер багтаамжтай байдаг. Хэрэв уусмал дахь H+ эсвэл OH- ионууд уусмалын буферийн багтаамжаас илүү байвал буфергүй уусмалын адил рН мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөнө.

Ихэвчлэн шинжилгээний процедур нь тухайн шинжилгээнд аль буфер уусмалыг ашиглах, түүнийг хэрхэн бэлтгэхийг зааж өгдөг. 500 мл уусмал бэлтгэхийн тулд рН-ийн нарийвчлалтай буфер хольцыг ампулуудад үйлдвэрлэдэг.

рН = 1.00.Найрлага: 0,084 г гликол (амин цууны хүчил NH2CH2COOH), 0,066 г натрийн хлорид NaCl, 2,228 г давсны хүчил HCl.

рН = 2.00.Найрлага: 3.215 г нимбэгийн хүчил C6H8O7-H2O, 1.224 г натрийн гидроксид NaOH, 1.265 г давсны хүчил HCl.

рН = 3.00.Найрлага: 4.235 г нимбэгийн хүчил C6H8O7-H2O, 1.612 г натрийн гидроксид NaOH, 1.088 г давсны хүчил HCl.

рН = 4.00.Найрлага: 5.884 г нимбэгийн хүчил C6H8O7-H2O, 2.240 г натрийн гидроксид NaOH, 0.802 г давсны хүчил HCl.

рН = 5.00.Найрлага: 10.128 г нимбэгийн хүчил C6H8O7-H2O ба 3.920 г натрийн гидроксид NaOH.

рН = 6.00.Найрлага: 6.263 г нимбэгийн хүчил C6H8O7-H2O ба 3.160 г натрийн гидроксид NaOH.

рН = 7.00.Найрлага: 1.761 г калийн дигидроген фосфат KH2PO4 ба 3.6325 г натрийн устөрөгчийн фосфат Na2HPO4-2H2O.

рН = 8.00.Найрлага: 3.464 г борын хүчил H3BO3, 1.117 г натрийн гидроксид NaOH, 0.805 г давсны хүчил HCl.

рН = 9.00.Найрлага: 1.546 г борын хүчил H3BO3, 1.864 г калийн хлорид, KCl, 0.426 г натрийн гидроксид NaOH.

рН = 10.00.Найрлага: 1.546 г борын хүчил H3BO3, 1.864 г калийн хлорид KCl, 0.878 г натрийн гидроксид NaOH.

рН = 11.00.Найрлага: 2.225 г натрийн устөрөгчийн фосфат Na2HPO4-2H2O, 0.068 г натрийн гидроксид NaOH.

рН = 12.00.Найрлага: 2.225 г натрийн устөрөгчийн фосфат Na2HPO4-2H2O, 0.446 г натрийн гидроксид NaOH.

рН = 13.00.Найрлага: 1.864 г калийн хлорид KCl, 0.942 г натрийн гидроксид NaOH.

Нэрлэсэн рН-ийн утгаас хазайлт нь рН 1-ээс 10 хүртэлх уусмалын хувьд ± 0.02, рН 11-ээс 13 хүртэл ± 0.05 байна. Энэ нарийвчлал нь практик ажилд хангалттай юм.

РН тоолуурыг тохируулахын тулд рН-ийн нарийвчлалтай стандарт буфер уусмалыг ашигладаг.

1. рН=4.62 ацетат буферийн уусмал: 1 литр уусмалд 6,005 г цууны хүчил CH3COOH, 8,204 г натрийн ацетат CH3COONa.

2. рН=6.88 фосфатын буферийн уусмал: 1 литр уусмалд 4.450 г натрийн устөрөгчийн фосфат Na2HPO4-2H2O, 3.400 г калийн дигидроген фосфат KH2PO4.

3. рН=9.22-тай борат буферийн уусмал: 1 литр уусмалд 3.81 г натрийн тетраборат Na2B4O7-10H2O.

4. рН=11.00 фосфатын буферийн уусмал: 1 литр уусмалд 4.450 г натрийн устөрөгчийн фосфат Na2HPO4-2H2O, 0.136 г натрийн гидроксид NaOH.

Агрохимийн болон биохимийн шинжилгээнд зориулж буфер уусмал бэлтгэхийн тулд рН-ийн 1.1-ээс 12.9 хүртэлх 0.1 интервалтай 7 үндсэн уусмалыг ашигладаг.

Шийдэл 1. 11.866 г натрийн устөрөгчийн фосфат Na2HPO4-2H2O усанд уусгаж, хэмжээст колбонд 1 литр усаар шингэлнэ (ууссан концентраци 1/15 М).

Шийдэл 2. 9.073 калийн дигидроген фосфат KH2PO4-ийг хэмжээст колбонд (концентраци 1/15 М) 1 литр усанд уусгана.

Шийдэл 3. 7.507 г гликол (амин цууны хүчил) NH2CH2COOH, 5.84 г натрийн хлорид NaCl-ийг 1 литр усанд хэмжээст колбонд уусгана. Энэ уусмалаас 0.1 Н-тэй холино. рН 1.1-ээс 3.5 хүртэлх буфер уусмалыг HCl уусмалаар бэлтгэнэ; 0.1 Н-тэй холих. NaOH уусмалыг 8.6-12.9 рН-тай уусмал бэлтгэхэд ашигладаг.

Шийдэл 4. 21.014 г нимбэгийн хүчил C6H8O7-H2O усанд уусгаж, уусмалд 200 мл 1 Н нэмнэ. NaOH уусмал ба хэмжээст колбонд 1 литр усаар шингэлнэ. Энэ уусмалыг 0.1 Н-тэй холих замаар. рН 1.1-ээс 4.9 хүртэлх буфер уусмалыг HCl уусмал ашиглан бэлтгэнэ; 0.1 Н-тэй холих. 5.0-6.6 рН-тай буфер уусмалыг NaOH уусмал ашиглан бэлтгэнэ.

Шийдэл 5. 12.367 г борын хүчил H3BO3-ийг усанд уусгаж, 100 мл 1 Н нэмнэ. NaOH уусмал ба хэмжээст колбонд 1 литр усаар шингэлнэ. Энэ уусмалыг 0.1 Н-тэй холих замаар. рН 7.8-аас 8.9 хүртэлх буфер уусмалыг HCl уусмал ашиглан бэлтгэнэ; 0.1 Н-тэй холих. рН 9.3-аас 11.0 хүртэлх буфер уусмалыг NaOH уусмал ашиглан бэлтгэнэ.

Шийдэл 6.Яг 0.1 Н бэлтгэнэ. HCl уусмал;

Шийдэл 7.Яг 0.1 Н бэлтгэнэ. NaOH уусмал; Уусмалыг бэлтгэхийн тулд нэрмэл усыг 2 цаг буцалгаж, CO2-ыг зайлуулна. Хадгалах явцад уусмалыг кальцийн хлоридын хоолойгоор агаараас CO2 орохоос хамгаална.

Зарим уусмалд хадгалалтын явцад хөгц үүсдэг бөгөөд үүнээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд уусмалд хэдэн дусал тимол нэмнэ. Шаардлагатай рН-ийн буфер уусмал бэлтгэхийн тулд заасан уусмалыг тодорхой харьцаагаар холино (Хүснэгт 5). Эзлэхүүнийг 100.0 мл-ийн багтаамжтай бюретка ашиглан хэмжинэ. Хүснэгт дэх буфер уусмалын бүх рН утгыг 20 ° C температурт өгсөн болно.

Эхний уусмал бэлтгэхийн тулд химийн зэрэглэлийн урвалжуудыг ашигладаг. Натрийн устөрөгчийн фосфат Na2HPO4-2H2O хоёр удаа урьдчилан талстжсан. Хоёр дахь дахин талстжилтын үед уусмалын температур 90 ° C-аас хэтрэхгүй байх ёстой. Үүссэн бэлдмэлийг бага зэрэг чийгшүүлж, термостатад 36 0С-т хоёр өдрийн турш хатаана. Калийн дигидроген фосфат KH2PO4-ийг мөн хоёр удаа дахин талстжуулж, 110-120 0С-т хатаана. Натрийн хлорид NaCl-ийг хоёр удаа дахин талстжуулж, 120 0С-т хатаана. Нимбэгийн хүчил C6H8O7-H2O хоёр удаа дахин талстжсан. Хоёр дахь дахин талстжих үед уусмалын температур 60 ° C-аас ихгүй байна. Борын хүчил H3BO3 нь буцалсан уснаас хоёр удаа дахин талстжиж, 80 ° С-ээс ихгүй температурт хатаана.

РН-ийн утга нь буфер уусмалын температурт нөлөөлдөг. Хүснэгтэнд Стандарт буфер уусмалын температураас хамаарч рН-ийн хазайлтыг Зураг 6-д үзүүлэв.

Комплексометрийн титрлэлтийн үед шинжлэгдсэн уусмалд өгөгдсөн рН-ийг бий болгохын тулд дараах найрлагатай буфер уусмалыг ашиглана.

рН = 1.Давсны хүчил, 0.1 Н. шийдэл.

рН = 2.Гликол NH2-CH2-COOH ба түүний давсны хүчлийн давс NH2-CH2-COOH-HCl-ийн холимог. 100 мл давсны хүчлийн давсны уусмалд хатуу гликол (0.2-0.3 г) нэмнэ.

рН = 4-6.5.Ацетат хольц 1 Н. натрийн ацетат уусмал ба 1 Н. цууны хүчлийн уусмал. Уусмалыг хэрэглэхийн өмнө ижил хэмжээгээр холино.

рН = 5. 27.22 г талст натрийн ацетат ба 60 мл 1 Н-ийн уусмалын холимог. HCl уусмалыг 1 литр усаар шингэлнэ.

рН = 5.5.Ацетат хольц. 540 г натрийн ацетатыг усанд уусгаж, 1 литр хүртэл шингэлнэ. Үүссэн уусмалд 500 мл 1 Н нэмнэ. цууны хүчлийн уусмал.

рН = 6.5-8.Триэтаноламин ба түүний давсны хүчлийн давс. Хэрэглэхийн өмнө 1М триэтаноламин N(C2H4OH)3 ба 1М HCl уусмалыг ижил хэмжээгээр холино.

рН = 8.5-9.0.Аммиак-ацетатын хольц. 500 мл төвлөрсөн аммиак дээр 300 мл мөстлөгийн цууны хүчил нэмээд 1 литр усаар шингэлнэ.

рН = 9.Боратын хольц. 100 мл 0.3 М борын хүчлийн уусмалыг 45 мл 0.5 Н-тэй холино. идэмхий содын уусмал.

рН = 8-11.Аммиак бол аммонийн хлорид юм. 1 N холино. NH4OH уусмал ба 1 Н. NH4Cl уусмалыг хэрэглэхийн өмнө ижил хэмжээгээр хийнэ.

рН = 10. 570 мл концентрацитай аммиакийн уусмалд 70 г аммонийн хлорид нэмээд 1 литр усаар шингэлнэ.

рН = 11-13.идэмхий натри, 0.1 Н. шийдэл.

Усны нийт хатуулгийг комплексометрээр тодорхойлохдоо индикатор (эриохром хар Т) хамт бэлтгэсэн саарал хүрэн буфер шахмалыг ашигладаг. Усны дээжинд (100 мл) хэдэн дусал натрийн сульфидын уусмал (хүнд металлыг далдлахын тулд), хоёр буфер шахмал, 1 мл төвлөрсөн аммиак нэмэхэд хангалттай. Шахмалыг уусгасны дараа уусмал улаан болж хувирна; 0.02 М EDTA уусмалаар тогтвортой ногоон өнгөтэй болтол титрлэнэ. 1 мл 0.02 М EDTA уусмал нь 0.02 экв/л усны хатуулагтай тохирч байна. БНАГУ-д үйлдвэрлэсэн.

рН хэмжилт

Уусмалын рН-ийг тодорхойлохын тулд тусгай урвалжууд - индикаторууд, түүнчлэн төхөөрөмжүүд - рН хэмжигч (рН-ийн электрометрийн тодорхойлолт) ашигладаг.

РН-ийн үзүүлэлтийг тодорхойлох.Ихэнх тохиолдолд аналитик практикт уусмалын рН-ийг реактив индикаторын цаас ашиглан ойролцоогоор тодорхойлдог (рН-ийн 0.5-2.0 нэгжийн хүрээнд). Бүх нийтийн индикаторын цаасыг ашиглан та рН-ийг илүү нарийвчлалтай тодорхойлох боломжтой (рН-ийн 0.2-0.3 нэгжийн хүрээнд). Хүснэгтэнд 7 ба 8-д реактив болон бүх нийтийн индикаторын цаасан дээрх өгөгдлийг харуулав.

Бүх нийтийн индикатор цаасны өнгөний шилжилтийг хүснэгтэд үзүүлэв. 8 ба 9. Үүссэн завсрын өнгийг хавсаргасан харьцуулах хуваарьтай харьцуулж, туршилтын уусмалын рН-ийн утгыг олж авна. Заагч цаасыг давсны агууламж багатай, хүчтэй исэлдүүлэгч бодис байхгүй тохиолдолд усан уусмалын рН-ийг тодорхойлоход ашиглаж болно. 1.0-11.0 эсвэл 0-12 рН-ийн хүрээтэй бүх нийтийн индикатор цаас ашиглан рН-ийг тодорхойлсны дараа үр дүнг илүү нарийн рН-ийн хүрээтэй Рифан цаас ашиглан тодруулна.

Электрометрийн рН хэмжилт.Энэ арга нь өнгөт уусмалын рН-ийг хэмжихэд тустай бөгөөд энэ нь бараг боломжгүй юм. Хэмжилтийн хувьд багаж хэрэгслийг ашигладаг - шилэн электрод бүхий рН хэмжигч нь ихэвчлэн устөрөгчийн электродыг орлуулдаг. Энэ зорилгоор сурьма эсвэл квингидроны электродыг маш ховор хэрэглэдэг.

Шилэн электродууд нь хүнд металл, исэлдүүлэгч бодис, ангижруулагч бодис, коллоид уусмал, эмульс агуулсан уусмалын рН-ийг тодорхойлоход хэрэглэгддэг. Шилэн электродын тусламжтайгаар рН-ийг тодорхойлох нь emf-ийн өөрчлөлт дээр суурилдаг. устөрөгчийн ионтой харьцуулахад буцах боломжтой элемент.

Хүчиллэг уусмалтай харьцах шилэн гадаргуугийн боломж нь уусмалын рН-ээс хамаарна. Шилний энэ шинж чанарыг шилэн электродуудад ашигладаг - рН үзүүлэлт. Шилэн электрод нь ихэвчлэн туршилтын хоолой хэлбэртэй байдаг бөгөөд ёроол нь нимгэн ханатай шилэн хавтан эсвэл 0.01 мм-ээс ихгүй хананы зузаантай бөмбөг хэлбэртэй байдаг. Мэдэгдэж буй рН-тай буфер уусмалыг шилэн электрод руу цутгаж, туршилтын уусмалд хийнэ.

Каломель электродыг лавлагаа электрод болгон ашигладаг. Энэ электрод нь цагаан алт утсаар хэлхээнд холбогдсон ёроолд мөнгөн ус агуулсан сав юм. Мөнгөн усны дээгүүр KCl талст бүхий каломель зуурмаг, дээр нь KCl ба каломелийн (Hg2Cl2) ханасан уусмалууд байдаг. Туршилтын уусмалтай электродын холбоо барих нь нимгэн шөрмөсөн чулуугаар дамждаг. Каломелийн лавлагаа электродыг 60 ° C-аас ихгүй температурт рН хэмжихэд ашиглаж болно; Фтор агуулсан уусмалын рН-ийг хэмжих боломжгүй.

РН хэмжигчийг рН нь туршиж буй уусмалын рН-тэй ойролцоо буфер уусмалыг ашиглан байнга шалгаж, тохируулдаг. Жишээлбэл, рН-ийг 2-6 хооронд хэмжихийн тулд рН = 3 эсвэл 4-тэй Серенсен буферийн уусмал бэлтгэх эсвэл рН = 4.62 стандарт буфер уусмалыг ашиглана.

Лабораторийн практикт LPU-01 рН хэмжигчийг рН хэмжихэд ашигладаг бөгөөд энэ нь 4 рН нэгжийн хүрээтэй -2-14 хүртэлх уусмалын рН-ийг тодорхойлох зориулалттай: -2-2; 2-4; 6-10; 10-14. Төхөөрөмжийн мэдрэмж нь 0.01 рН байна. Тэд мөн тусгай лабораторийн рН хэмжигч LPS-02 ашигладаг; PL-U1 төрлийн рН тоолуур ба зөөврийн рН метр-милливольтметр PPM-03M1.

Өндөр нарийвчлалтай үйлдвэрлэлийн хөрвүүлэгч нь уусмал ба целлюлозын рН-ийг хэмжих зориулалттай рН-261 төрлийн рН тоолуур юм. Талбайн нөхцөлд рН-47М рН хэмжигчийг усан уусмалын рН-ийг хэмжихэд ашигладаг; давсны хөрсний хандны рН-ийг хэмжихэд - рН тоолуур PLP-64; Сүү, сүүн бүтээгдэхүүний хувьд рН-222-2 рН хэмжигчийг ашигладаг. РН тоолуурын ажлыг төхөөрөмж тус бүрт хавсаргасан зааврын дагуу гүйцэтгэдэг.

УС төрөгчийн үнэ цэнэ (PH).Усан уусмалын хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг нь H + ба OH - ионуудын агууламжаар тодорхойлогддог хүчиллэг (эсвэл шүлтлэг чанар) юм. см. ЭЛЕКТРОЛИТИЙН диссоциаци. ЭЛЕКТРОЛИТ). Усан уусмал дахь эдгээр ионуудын концентраци нь энгийн хамаарлаар холбогддог = TO w ; (дөрвөлжин хаалт нь ихэвчлэн моль/л-ийн нэгж дэх концентрацийг заадаг). Kw хэмжигдэхүүнийг усны ионы бүтээгдэхүүн гэж нэрлэдэг бөгөөд өгөгдсөн температурт тогтмол байна. Тэгэхээр 0 хэмд 0,11 H 10 –14, 20 хэмд – 0,69 H 10 –14, 100 хэмд – 55,0 H 10 –14 байна. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг утга К w 25 o C, энэ нь 1.00H 10 –14-тэй тэнцүү байна. Ууссан хий агуулаагүй туйлын цэвэр усанд H + ба OH - ионуудын концентраци тэнцүү байна (уусмал нь төвийг сахисан). Бусад тохиолдолд эдгээр концентраци нь давхцдаггүй: хүчиллэг уусмалд H + ионууд, шүлтлэг уусмалд OH - ионууд давамгайлдаг. Гэхдээ ямар ч усан уусмал дахь тэдний бүтээгдэхүүн тогтмол байдаг. Иймд эдгээр ионы аль нэгнийх нь концентрацийг нэмэгдүүлбэл нөгөө ионы концентраци мөн адил хэмжээгээр буурна. Тиймээс сул хүчлийн уусмалд = 10 –5 моль/л, = 10 –9 моль/л, тэдгээрийн бүтээгдэхүүн нь 10 –14-тэй тэнцүү хэвээр байна. Үүний нэгэн адил шүлтлэг уусмалд = 3.7H 10 –3 моль/л = 10 –14 /3.7H 10 –3 = 2.7H 10 –11 моль/л байна.

Дээрхээс харахад уусмалын хүчиллэгийг зөвхөн устөрөгчийн ионуудын концентрацийг зааж өгөх замаар хоёрдмол утгагүй илэрхийлж болно. Жишээлбэл, цэвэр усанд = 10 –7 моль/л. Практикт ийм тоогоор ажиллах нь тохиромжгүй байдаг. Үүнээс гадна уусмал дахь H + ионы концентраци нь ойролцоогоор 10-15 моль/л (хүчтэй шүлтийн уусмал) -аас 10 моль/л (баяжуулсан давсны хүчил) хүртэл хэдэн зуун триллион дахин ялгаатай байж болно. график. Тиймээс уусмал дахь устөрөгчийн ионы концентрацийн хувьд эсрэг тэмдгээр авсан 10-ын илтгэгчийг л зааж өгөх ёстой гэж эртнээс тохиролцсон; Үүнийг хийхийн тулд концентрацийг 10x-ийн хүчээр, үржүүлэгчгүйгээр, жишээлбэл, 3.7H 10 –3 = 10 –2.43 гэж илэрхийлэх ёстой. (Илүү нарийвчлалтай тооцоолохын тулд, ялангуяа төвлөрсөн уусмалд ионы концентрацийн оронд тэдгээрийн үйл ажиллагааг ашигладаг.) ​​Энэ илтгэгчийг устөрөгчийн илтгэгч гэж нэрлэдэг бөгөөд рН-ийг товчилсон - устөрөгчийн тэмдэглэгээ болон Германы Potenz үгнээс - математикийн зэрэг. Тиймээс тодорхойлолтоор рН = –log[H + ]; Энэ утга нь жижиг хязгаарт хэлбэлзэж болно - зөвхөн -1-ээс 15 хүртэл (мөн ихэвчлэн - 0-ээс 14 хүртэл). Энэ тохиолдолд H + ионы концентраци 10 дахин өөрчлөгдөх нь рН-ийн нэг нэгжийн өөрчлөлттэй тохирч байна. РН-ийн тэмдэглэгээг 1909 онд Данийн физик химич, биохимич С.П.Л.Соренсен шинжлэх ухааны хэрэглээнд нэвтрүүлсэн бөгөөд тухайн үед шар айрагны соёолж исгэх явцад тохиолддог процессууд болон тэдгээрийн орчны хүчиллэг байдлаас хамаарлыг судалж байжээ.

Өрөөний температурт төвийг сахисан уусмалд рН = 7, хүчиллэг уусмалд рН< 7, а в щелочных рН >7. Усан уусмалын рН-ийн ойролцоо утгыг индикатор ашиглан тодорхойлж болно. Жишээлбэл, рН-ийн метил оранж< 3,1 имеет красный цвет, а при рН >4.4 - шар; рН дахь лакмус< 6,1 красный, а при рН >8 - цэнхэр гэх мэт. Илүү нарийвчлалтай (зууны нэг хэсэг хүртэл) рН-ийн утгыг тусгай төхөөрөмж - рН тоолуур ашиглан тодорхойлж болно. Ийм төхөөрөмж нь уусмалд дүрсэн тусгай электродын цахилгаан чадавхийг хэмждэг; Энэ потенциал нь уусмал дахь устөрөгчийн ионы концентрацаас хамаардаг бөгөөд өндөр нарийвчлалтайгаар хэмжиж болно.

Төрөл бүрийн хүчил, суурь, давс (0.1 моль / л концентрацитай), түүнчлэн зарим хольц, байгалийн объектуудын уусмалын рН-ийн утгыг харьцуулах нь сонирхолтой юм. Одоор тэмдэглэгдсэн муу уусдаг нэгдлүүдийн хувьд ханасан уусмалын рН-ийг өгнө.

Хүснэгт нь хэд хэдэн сонирхолтой ажиглалт хийх боломжийг бидэнд олгодог. Жишээлбэл, рН-ийн утга нь хүчил ба суурийн харьцангуй бат бөх чанарыг шууд харуулдаг. Сул хүчил ба шүлтээр үүссэн давсны гидролиз, түүнчлэн хүчиллэг давсны задралын үр дүнд төвийг сахисан орчинд хүчтэй өөрчлөлт гарч байгаа нь мөн тодорхой харагдаж байна.

Байгалийн ус үргэлж хүчиллэг урвалтай байдаг (рН< 7) из-за того, что в ней растворен углекислый газ; при его реакции с водой образуется кислота: СО 2 + Н 2 О « Н + + НСО 3 2– . Если насытить воду углекислым газом при атмосферном давлении, рН полученной «газировки» будет равен 3,7; такую кислотность имеет примерно 0,0007%-ный раствор соляной кислоты – желудочный сок намного кислее! Но даже если повысить давление CO 2 над раствором до 20 атм, значение pH не опускается ниже 3,3. Это значит, что газированную воду (в умеренных количествах, конечно) можно пить без вреда для здоровья, даже если она насыщена углекислым газом.

Тодорхой рН-ийн утга нь амьд организмын амьдралд маш чухал юм. Тэдгээрийн биохимийн процессууд нь хатуу заасан хүчиллэгт явагдах ёстой. Биологийн катализаторууд - ферментүүд нь зөвхөн тодорхой рН-ийн хязгаарт ажиллах чадвартай бөгөөд эдгээр хязгаараас хэтэрсэн тохиолдолд тэдний үйл ажиллагаа огцом буурч болно. Жишээлбэл, уургийн гидролизийг хурдасгаж, ходоодонд уургийн хоол боловсруулахад тусалдаг пепсиний ферментийн үйл ажиллагаа нь рН-ийн 2-ийн утгад хамгийн их байдаг. Тиймээс хоол боловсруулах хэвийн үйл явцад ходоодны шүүс шаардлагатай байдаг. харьцангуй бага рН утгатай: ихэвчлэн 1.53–1. 67. Ходоодны шархлааны үед рН дунджаар 1.48 хүртэл буурч, арван хоёр гэдэсний шархлааны үед 105 хүртэл хүрч болно. Ходоодны шүүсний яг рН-ийн утгыг ходоодны шинжилгээгээр тодорхойлно (рН датчик). Хэрэв хүн хүчиллэг багатай бол эмч давсны хүчлийн сул уусмалыг хоол хүнсээр ууж, хүчиллэг ихтэй бол антацид, жишээлбэл, магни эсвэл хөнгөн цагааны гидроксидыг ууж болно. Сонирхолтой нь нимбэгний шүүс уувал ходоодны шүүсний хүчиллэг... буурна! Үнэндээ нимбэгийн хүчлийн уусмал нь зөвхөн ходоодны шүүсэнд агуулагдах илүү хүчтэй давсны хүчлийг шингэлнэ.

Биеийн эсэд рН 7 орчим, эсийн гаднах шингэнд 7.4 байна. Эсийн гадна байрлах мэдрэлийн төгсгөлүүд нь рН-ийн өөрчлөлтөд маш мэдрэмтгий байдаг. Механик эсвэл дулааны гэмтэл эд эсэд тохиолдоход эсийн хана устаж, тэдгээрийн агууламж нь мэдрэлийн төгсгөлд хүрдэг. Үүний үр дүнд хүн өвдөлтийг мэдэрдэг. Скандинавын судлаач Олаф Линдаль дараах туршилтыг хийжээ: тусгай зүүгүй тарилга ашиглан хүний ​​арьсаар маш нимгэн уусмал тарьсан бөгөөд энэ нь эсийг гэмтээхгүй, харин мэдрэлийн төгсгөлд үйлчилдэг. Өвдөлт үүсгэдэг нь устөрөгчийн катионууд бөгөөд уусмалын рН буурах тусам өвдөлт улам эрчимжиж байгааг харуулсан. Үүний нэгэн адил шавж, халгайг хатгаж арьсан дор тарьдаг шоргоолжны хүчлийн уусмал шууд "мэдрэлд үйлчилдэг". Эд эсийн рН-ийн өөр өөр утгууд нь яагаад зарим үрэвсэлтэй үед хүн өвдөлт мэдэрдэг, бусад нь өвдөлт мэдэрдэггүй болохыг тайлбарладаг.

Сонирхолтой нь арьсан дор цэвэр ус шахах нь маш хүчтэй өвдөлт үүсгэдэг. Эхлээд харахад хачирхалтай энэ үзэгдлийг дараах байдлаар тайлбарлав: осмосын даралтын үр дүнд эсүүд цэвэр устай харьцах үед тэдгээр нь хагарч, тэдгээрийн агууламж нь мэдрэлийн төгсгөлд нөлөөлдөг.

Цусны рН нь маш нарийн хязгаарт байх ёстой; бага зэрэг хүчиллэг (ацидоз) эсвэл шүлтжилт (алкалоз) нь организмын үхэлд хүргэдэг. Гуурсан хоолойн үрэвсэл, цусны эргэлтийн дутагдал, уушигны хавдар, уушгины хатгалгаа, чихрийн шижин, халуурах, бөөр, гэдэсний гэмтэл зэрэг өвчний үед хүчиллэг ажиглагддаг. Алколоз нь уушгины гипервентиляци (эсвэл цэвэр хүчилтөрөгчөөр амьсгалах), цус багадалт, CO-ийн хордлого, гистериа, тархины хавдар, жигд натри эсвэл шүлтлэг эрдэс ус хэтрүүлэн хэрэглэх, шээс хөөх эм хэрэглэх зэрэгт ажиглагддаг. Сонирхолтой нь артерийн цусны рН нь ихэвчлэн 7.37-7.45, венийн цусны 7.34-7.43 хооронд байх ёстой. Төрөл бүрийн бичил биетүүд хүрээлэн буй орчны хүчиллэг байдалд маш мэдрэмтгий байдаг. Тиймээс эмгэг төрүүлэгч бичил биетүүд хүчиллэг орчинд тэсвэрлэх чадваргүй байхад бага зэрэг шүлтлэг орчинд хурдан хөгждөг. Тиймээс бүтээгдэхүүнийг хадгалах (даршилах, давслах) нь дүрмээр бол хүчиллэг уусмалыг хэрэглэж, цуу эсвэл хүнсний хүчил нэмдэг. РН-ийг зөв сонгох нь химийн технологийн процесст чухал ач холбогдолтой юм.

Нөхцөл байдал өөрчлөгдөх үед хүссэн рН-ийн утгыг барьж, нэг чиглэлд мэдэгдэхүйц хазайхаас сэргийлж буфер (англи хэлнээс buff - soften shocks) уусмалыг ашиглана. Ийм уусмалууд нь ихэвчлэн сул хүчил ба түүний давс эсвэл сул суурь ба давсны холимог байдаг. Ийм уусмалууд нь тодорхой хязгаарт (буферийн багтаамж гэж нэрлэгддэг) "эсэргүүцдэг", рН-ээ өөрчлөхийг оролддог. Жишээлбэл, хэрэв та цууны хүчил ба натрийн ацетатын хольцыг бага зэрэг хүчиллэгжүүлэхийг оролдвол ацетат ионууд илүүдэл H + ионыг бага зэрэг задарсан цууны хүчилд холбож, уусмалын рН бараг өөрчлөгдөхгүй (ацетат ионууд их байдаг). буфер уусмалд, учир нь тэдгээр нь натрийн ацетат бүрэн задралын үр дүнд үүсдэг). Нөгөөтэйгүүр, хэрэв та ийм уусмалд бага зэрэг шүлтлэг хийвэл илүүдэл OH - ионууд нь рН-ийн утгыг хадгалахын зэрэгцээ цууны хүчлээр саармагжуулна. Бусад буфер уусмалууд нь ижил төстэй байдлаар ажилладаг бөгөөд тус бүр нь тодорхой рН-ийн утгыг хадгалдаг. Фосфорын хүчил ба сул органик хүчлүүдийн хүчил давсны уусмал - оксалик, дарс, нимбэг, фталик зэрэг нь буферийн нөлөөтэй байдаг.Буфер уусмалын тодорхой рН утга нь буферийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн концентрацаас хамаарна. Тиймээс ацетат буфер нь уусмалын рН-ийг 3.8-6.3 хооронд байлгах боломжийг олгодог; фосфат (KH 2 PO 4 ба Na 2 HPO 4 хольц) - 4.8 - 7.0, борат (Na 2 B 4 O 7 ба NaOH хольц) - 9.2-11, гэх мэт.

Байгалийн олон шингэн нь буферийн шинж чанартай байдаг. Жишээ нь далайн ус, буферийн шинж чанар нь ууссан нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба бикарбонатын ион HCO 3 -аас ихээхэн хамаардаг. Сүүлчийн эх үүсвэр нь CO 2-оос гадна далай дахь хясаа, шохой, шохойн чулууны хурдас хэлбэрээр асар их хэмжээний кальцийн карбонат юм. Сонирхолтой нь, агаар мандалд хүчилтөрөгчийн гол нийлүүлэгчдийн нэг болох планктоны фотосинтезийн идэвхжил нь хүрээлэн буй орчны рН-ийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Энэ нь Ле Шательегийн зарчмын дагуу ууссан нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээх үед тэнцвэрт байдал өөрчлөгдсөний үр дүнд тохиолддог: 2H + + CO 3 2 - " H + + HCO 3 - " H 2 CO 3 " H 2 O + CO 2. Фотосинтезийн явцад CO 2 + H 2 O + hv ® 1/n(CH 2 O) n + O 2-ийг уусмалаас салгахад тэнцвэр баруун тийш шилжиж, орчин илүү шүлтлэг болно. Биеийн эсэд CO 2-ийн усжилтыг нүүрстөрөгчийн ангидраз ферментээр хурдасгадаг.

Мөн эсийн шингэн ба цус нь байгалийн буфер уусмалуудын жишээ юм. Тиймээс цусанд ойролцоогоор 0.025 моль/л нүүрстөрөгчийн давхар исэл агуулагддаг бөгөөд эрэгтэйчүүдэд түүний агууламж эмэгтэйчүүдийнхээс ойролцоогоор 5% их байдаг. Цусан дахь бикарбонатын ионуудын концентраци ойролцоогоор ижил байдаг (эрэгтэйчүүдэд илүү их байдаг).

Хөрсийг туршихдаа рН нь хамгийн чухал үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Өөр өөр хөрс нь 4.5-аас 10 хүртэлх рН-тэй байж болно. Ялангуяа рН-ийн утга нь хөрсний шим тэжээлийн агууламж, мөн тухайн хөрсөнд ямар ургамал амжилттай ургаж болохыг тодорхойлоход ашиглаж болно. Жишээлбэл, хөрсний рН 6.0-аас доош байх үед шош, шанцайны ургамал, хар үхрийн нүд зэрэг ургамлын ургалт саатдаг; байцаа - 5.4-ээс бага; алимны мод - 5.0-аас доош; төмс - 4.9-аас доош. Хүчиллэг хөрс нь ерөнхийдөө шим тэжээл багатай байдаг, учир нь тэдгээр нь ургамалд шаардлагатай металлын катионуудыг хадгалах чадвар багатай байдаг. Жишээлбэл, хөрсөнд орж буй устөрөгчийн ионууд нь түүнд холбогдсон Ca 2+ ионуудыг нүүлгэн шилжүүлдэг. Өндөр концентрацитай шаварлаг (алюминосиликат) чулуулгаас нүүлгэн шилжүүлсэн хөнгөн цагаан ионууд нь хөдөө аж ахуйн ургамалд хортой байдаг.

Хүчиллэг хөрсийг исэлдүүлэхийн тулд шохойжилтыг ашигладаг - илүүдэл хүчлийг аажмаар холбодог бодисыг нэмнэ. Ийм бодис нь байгалийн ашигт малтмал байж болно - шохой, шохойн чулуу, доломит, түүнчлэн шохой, металлургийн үйлдвэрүүдийн шаар. Хэрэглэсэн исэлдүүлэгчийн хэмжээ нь хөрсний буферийн багтаамжаас хамаарна. Жишээлбэл, шохойжсон шаварлаг хөрс нь элсэрхэг хөрсөөс илүү исэлдүүлэгч бодис шаарддаг.

Борооны усны рН-ийн хэмжилт нь маш чухал ач холбогдолтой бөгөөд энэ нь хүхрийн болон азотын хүчил агуулагддаг тул хүчиллэг байж болно. Эдгээр хүчил нь олон тооны үйлдвэр, тээвэр, уурын зуух, дулааны цахилгаан станцын хаягдлаар ялгардаг азот, хүхрийн (IV) исэлээс агаар мандалд үүсдэг. Бага рН (5.6-аас бага) хүчиллэг бороо нь ургамал, усны биетүүдийн амьд ертөнцийг сүйтгэдэг гэдгийг мэддэг. Тиймээс борооны усны рН-ийг байнга хянаж байдаг.

Илья Линсон

Санаж байна уу:

Саармагжуулах урвал нь давс, ус үүсгэдэг хүчил ба суурийн хоорондох урвал юм;

Цэвэр ус гэж химич нар ямар ч хольц, ууссан давс агуулаагүй химийн цэвэр ус, өөрөөр хэлбэл нэрмэл ус гэж ойлгодог.

Хүрээлэн буй орчны хүчиллэг байдал

Төрөл бүрийн химийн, үйлдвэрлэлийн болон биологийн процессуудын хувьд маш чухал шинж чанар нь уусмал дахь хүчил эсвэл шүлтийн агууламжийг тодорхойлдог уусмалын хүчиллэг чанар юм. Хүчил ба шүлтүүд нь электролит байдаг тул H+ эсвэл OH - ионуудын агууламжийг орчны хүчиллэг чанарыг тодорхойлоход ашигладаг.

Цэвэр ус болон аливаа уусмалд ууссан бодисын хэсгүүдийн хамт H+ ба OH - ионууд бас байдаг. Энэ нь усны өөрөө задралын улмаас үүсдэг. Хэдийгээр бид усыг электролит биш гэж үздэг ч энэ нь салж чаддаг: H 2 O ^ H+ + OH - . Гэхдээ энэ процесс маш бага хэмжээгээр явагддаг: 1 литр усанд зөвхөн 1 ион ион болгон задалдаг. 10-7 моль молекулууд.

Хүчиллэг уусмалд тэдгээрийн задралын үр дүнд нэмэлт H + ионууд гарч ирдэг. Ийм уусмалд ус бага зэрэг задрах үед үүссэн OH - ионуудаас хамаагүй их H+ ионууд байдаг тул эдгээр уусмалыг хүчиллэг гэж нэрлэдэг (Зураг 11.1, зүүн). Ийм уусмал нь хүчиллэг орчинтой гэж ихэвчлэн ярьдаг. Уусмал дахь H+ ион их байх тусам орчин нь хүчиллэг болно.

Шүлтлэг уусмалд диссоциацийн үр дүнд эсрэгээр OH - ионууд давамгайлж, усны ач холбогдол багатай диссоциацийн улмаас H + катионууд бараг байдаггүй. Ийм уусмалын орчин нь шүлтлэг байдаг (Зураг 11.1, баруун талд). OH - ионы концентраци их байх тусам уусмалын орчин шүлтлэг болно.

Хүснэгтийн давсны уусмал дахь H+ ба OH ионуудын тоо ижил бөгөөд 1-тэй тэнцүү байна. 1 литр уусмалд 10-7 моль. Ийм орчинг төвийг сахисан гэж нэрлэдэг (Зураг 11.1, төв). Үнэн хэрэгтээ энэ нь уусмалд хүчил, шүлт агуулаагүй гэсэн үг юм. Төвийг сахисан орчин нь зарим давс (шүлт ба хүчтэй хүчлээс үүссэн) болон олон органик бодисын уусмалын шинж чанар юм. Цэвэр ус нь бас төвийг сахисан орчинтой.

рН-ийн утга

Хэрэв бид kefir болон нимбэгний шүүсний амтыг харьцуулж үзвэл нимбэгний шүүс илүү хүчиллэг, өөрөөр хэлбэл эдгээр уусмалын хүчиллэг чанар нь өөр байдаг гэж бид баттай хэлж чадна. Цэвэр усанд H+ ион агуулагддаг ч усны исгэлэн амт мэдрэгддэггүй гэдгийг та аль хэдийн мэдэж байгаа. Энэ нь H+ ионуудын хэт бага концентрацитай холбоотой юм. Ихэнхдээ орчинг хүчиллэг эсвэл шүлтлэг гэж хэлэх нь хангалтгүй, гэхдээ үүнийг тоон байдлаар тодорхойлох шаардлагатай.

Хүрээлэн буй орчны хүчиллэгийг устөрөгчийн рН-ийн үзүүлэлтээр ("p-үнс" гэж нэрлэдэг) тоон үзүүлэлтээр тодорхойлно.

Устөрөгчийн ионууд. РН-ийн утга нь 1 литр уусмал дахь устөрөгчийн катионуудын тодорхой агууламжтай тохирч байна. Цэвэр ус, төвийг сахисан уусмал нь 1 литрт 1 литр агуулдаг. 10 7 моль H+ ион, рН нь 7. Хүчиллэг уусмалд H+ катионуудын концентраци нь цэвэр устай харьцуулахад их, шүлтлэг уусмалд бага байдаг. Үүний дагуу рН-ийн утга өөрчлөгддөг: хүчиллэг орчинд 0-7, шүлтлэг орчинд 7-14 хооронд хэлбэлздэг. Данийн химич Педер Соренсен анх рН-ийн утгыг ашиглахыг санал болгосон.

Та рН-ийн утга нь H+ ионы концентрацтай холбоотой болохыг анзаарсан байх. РН-ийг тодорхойлох нь 11-р ангийн математикийн хичээлд суралцах тооны логарифмыг тооцоолохтой шууд холбоотой. Гэхдээ уусмал дахь ионы агууламж ба рН-ийн утга хоорондын хамаарлыг дараах схемийн дагуу ажиглаж болно.

Ихэнх бодис, байгалийн уусмалын усан уусмалын рН-ийн утга 1-ээс 13-ийн хооронд байна (Зураг 11.2).

Цагаан будаа. 11.2. Төрөл бүрийн байгалийн болон хиймэл уусмалуудын рН-ийн утга

Сорен Педер Лауритс Соренсен

Данийн физик химич, биохимич, Данийн хааны нийгэмлэгийн ерөнхийлөгч. Копенгагены их сургуулийг төгссөн. 31 настайдаа Данийн Политехникийн дээд сургуулийн профессор болжээ. Тэрээр Копенгаген дахь Карлсберг шар айрагны үйлдвэрийн нэр хүндтэй физик-химийн лабораторийг удирдаж, шинжлэх ухааны гол нээлтүүдийг хийжээ. Түүний шинжлэх ухааны үндсэн үйл ажиллагаа нь уусмалын онолд зориулагдсан: рН-ийн үнэ цэнийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлж, уусмалын хүчиллэг байдлаас ферментийн үйл ажиллагааны хамаарлыг судалжээ. Шинжлэх ухааны ололт амжилтаараа Соренсен "20-р зууны шилдэг 100 химич"-ийн жагсаалтад багтсан боловч шинжлэх ухааны түүхэнд "рН" ба "рН-метр" гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн эрдэмтэн хэвээр үлджээ.

Дунд зэргийн хүчиллэгийг тодорхойлох

Лабораторид уусмалын хүчиллэгийг тодорхойлохын тулд бүх нийтийн индикаторыг ихэвчлэн ашигладаг (Зураг 11.3). Түүний өнгөөр ​​та зөвхөн хүчил эсвэл шүлт байгаа эсэхийг тодорхойлохоос гадна уусмалын рН-ийн утгыг 0.5 нарийвчлалтайгаар тодорхойлж болно. РН-ийг илүү нарийвчлалтай хэмжихийн тулд тусгай төхөөрөмж байдаг - рН хэмжигч (Зураг 11.4). Эдгээр нь уусмалын рН-ийг 0.001-0.01 нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжийг танд олгоно.

Шалгуур үзүүлэлт эсвэл рН тоолуур ашиглан химийн урвал хэрхэн явагдаж байгааг хянах боломжтой. Жишээлбэл, натрийн гидроксидын уусмалд хлоридын хүчил нэмбэл саармагжуулах урвал явагдана.

Цагаан будаа. 11.3. Бүх нийтийн үзүүлэлт нь ойролцоогоор рН-ийн утгыг тодорхойлдог

Цагаан будаа. 11.4. Уусмалын рН-ийг хэмжихийн тулд тусгай төхөөрөмжийг ашигладаг - рН тоолуур: a - лаборатори (хөдөлгөөнгүй); б - зөөврийн

Энэ тохиолдолд урвалж ба урвалын бүтээгдэхүүний уусмал нь өнгөгүй байдаг. Хэрэв рН хэмжигч электродыг анхны шүлтийн уусмалд байрлуулсан бол шүлтийг хүчилээр бүрэн саармагжуулж байгааг үүссэн уусмалын рН-ийн утгаар шүүж болно.

РН индикаторын хэрэглээ

Уусмалын хүчиллэгийг тодорхойлох нь шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн болон хүний ​​амьдралын бусад салбарт маш их практик ач холбогдолтой юм.

Экологичид борооны ус, гол мөрөн, нуурын рН-ийг тогтмол хэмждэг. Байгалийн усны хүчиллэг байдлын огцом өсөлт нь агаар мандлын бохирдол эсвэл үйлдвэрлэлийн хог хаягдал усны биед орох үр дагавар байж болно (Зураг 11.5). Ийм өөрчлөлт нь ургамал, загас болон бусад усан сангийн оршин суугчдын үхэлд хүргэдэг.

Устөрөгчийн индекс нь эсэд олон тооны химийн урвал явагддаг тул амьд организмд тохиолддог үйл явцыг судлах, ажиглахад маш чухал юм. Эмнэлзүйн оношлогоонд цусны сийвэн, шээс, ходоодны шүүс гэх мэт рН-ийг тодорхойлно (Зураг 11.6). Цусны хэвийн рН нь 7.35-7.45 хооронд байдаг. Хүний цусны рН-ийн бага зэрэг өөрчлөлт ч ноцтой өвчин үүсгэдэг бөгөөд рН = 7.1 ба түүнээс доош үед үхэлд хүргэж болзошгүй эргэлт буцалтгүй өөрчлөлтүүд эхэлдэг.

Ихэнх ургамлын хувьд хөрсний хүчиллэг байдал чухал байдаг тул агрономчид хөрсний шинжилгээг урьдчилан хийж, тэдгээрийн рН-ийг тодорхойлдог (Зураг 11.7). Хэрэв тодорхой газар тариалангийн хувьд хүчиллэг нь хэт өндөр байвал хөрсийг шохой эсвэл шохой нэмж шохойжуулна.

Хүнсний үйлдвэрт хүчил-суурь үзүүлэлтийг хүнсний бүтээгдэхүүний чанарыг хянахад ашигладаг (Зураг 11.8). Жишээлбэл, сүүний хэвийн рН нь 6.8 байна. Энэ утгаас хазайх нь гадны хольц эсвэл исгэлэн байгааг илтгэнэ.

Цагаан будаа. 11.5. Усан сан дахь усны рН-ийн түвшин нь тэдгээрийн доторх ургамлын амин чухал үйл ажиллагаанд үзүүлэх нөлөө

Бидний өдөр тутмын амьдралдаа хэрэглэдэг гоо сайхны бүтээгдэхүүний рН-ийн утга чухал. Хүний арьсны дундаж рН нь 5.5 байна. Хэрэв арьс нь хүчиллэг чанар нь энэ утгаас эрс ялгаатай бүтээгдэхүүнд хүрвэл арьсны эрт хөгшрөлт, гэмтэл, үрэвслийг бий болгоно. Энгийн угаалгын саван (рН = 8-10) эсвэл угаалгын сода (Na 2 CO 3, рН = 12-13) удаан хугацаагаар угаасан угаалгачдын гарны арьс маш хуурайшиж, арьс нь хуурайшиж, бүрхэгдсэн байдаг. хагарал. Тиймээс арьсны байгалийн рН-тэй ойролцоо рН-тай төрөл бүрийн гоо сайхны бүтээгдэхүүн (гель, тос, шампунь гэх мэт) хэрэглэх нь маш чухал юм.

ЛАБОРАТОРИЙН ТУРШИЛТ No1-3

Тоног төхөөрөмж: туршилтын хоолой бүхий тавиур, пипетк.

Урвалж: ус, хлоридын хүчил, NaCl, NaOH уусмал, ширээний цуу, бүх нийтийн индикатор (уусмал эсвэл индикатор цаас), хоол хүнс, гоо сайхны бүтээгдэхүүн (жишээлбэл, нимбэг, шампунь, шүдний оо, угаалгын нунтаг, карбонатлаг ундаа, жүүс гэх мэт.) .

Аюулгүй байдлын дүрэм:

Туршилтын хувьд бага хэмжээний урвалж хэрэглэх;

Арьс, нүдэндээ урвалж орохоос болгоомжил; Хэрэв идэмхий бодис орж ирвэл их хэмжээний усаар зайлна.

Уусмал дахь устөрөгчийн ион ба гидроксидын ионыг тодорхойлох. Ус, шүлтлэг, хүчиллэг уусмалын рН-ийн ойролцоо утгыг тогтоох

1. Таван туршилтын хоолойд 1-2 мл хийнэ: туршилтын хоолой No1-д - ус, №2 - хлоридын хүчил, №3 - натрийн хлоридын уусмал, №4 - натрийн гидроксидын уусмал, №5 - ширээний цуу. .

2. Туршилтын хоолой бүрт 2-3 дусал универсал индикаторын уусмал нэмж эсвэл индикатор цаасыг буулгана. Индикаторын өнгийг стандарт масштабаар харьцуулж уусмалын рН-ийг тодорхойлно. Туршилтын хоолой бүрт устөрөгчийн катион эсвэл гидроксидын ион байгаа эсэх талаар дүгнэлт гарга. Эдгээр нэгдлүүдийн диссоциацийн тэгшитгэлийг бич.

Хүнс, гоо сайхны бүтээгдэхүүний рН-ийн судалгаа

Хүнс, гоо сайхны бүтээгдэхүүний дээжийг бүх нийтийн үзүүлэлтээр турших. Хуурай бодис, жишээлбэл угаалгын нунтаг зэргийг судлахын тулд тэдгээрийг бага хэмжээний усанд уусгах шаардлагатай (0.5-1 мл ус тутамд 1 хусуур хуурай бодис). Уусмалын рН-ийг тодорхойлно. Судалгаанд хамрагдсан бүтээгдэхүүн бүрийн хүрээлэн буй орчны хүчиллэг байдлын талаар дүгнэлт гарга.

Гол санаа

Хяналтын асуултууд

130. Уусмалд ямар ион байгаа нь түүний хүчиллэгийг тодорхойлдог вэ?

131. Хүчиллэг уусмалд ямар ионууд илүүдэлтэй байдаг вэ? шүлтлэгт үү?

132. Уусмалын хүчиллэгийг ямар үзүүлэлтээр тоон үзүүлэлтээр тодорхойлдог вэ?

133. Уусмал дахь рН-ийн утга ба H+ ионы агууламж хэд вэ: a) саармаг; б) сул хүчиллэг; в) бага зэрэг шүлтлэг; г) хүчтэй хүчиллэг; г) өндөр шүлтлэг?

Материалыг эзэмших даалгавар

134. Тодорхой бодисын усан уусмал нь шүлтлэг орчинтой. Энэ уусмалд аль ионууд илүү байдаг: H+ эсвэл OH -?

135. Хоёр туршилтын хоолойд нитратын хүчил ба калийн нитратын уусмал байна. Ямар үзүүлэлтээр ямар туршилтын хоолойд давсны уусмал байгааг тодорхойлох боломжтой вэ?

136. Гурван туршилтын хоолойд барийн гидроксид, нитратын хүчил, кальцийн нитратын уусмал байна. Нэг урвалж ашиглан эдгээр уусмалыг хэрхэн таних вэ?

137. Дээрх жагсаалтаас уусмал нь орчинтой бодисын томъёог тусад нь бичнэ үү: a) хүчиллэг; б) шүлтлэг; в) төвийг сахисан. NaCl, HCl, NaOH, HNO 3, H 3 PO 4, H 2 SO 4, Ba(OH) 2, H 2 S, KNO 3.

138. Борооны ус рН = 5.6 байна. Энэ юу гэсэн үг вэ? Агаарт агуулагдах ямар бодис усанд ууссан үед хүрээлэн буй орчны хүчиллэгийг тодорхойлдог вэ?

139. Ямар орчин (хүчиллэг эсвэл шүлтлэг): a) шампунийн уусмалд (рН = 5.5);

б) эрүүл хүний ​​цусанд (рН = 7.4); в) хүний ​​ходоодны шүүс (рН = 1.5); г) шүлсэнд (рН = 7.0)?

140. Дулааны цахилгаан станцад ашигладаг нүүрс нь азот, хүхрийн нэгдлүүдийг агуулдаг. Нүүрсний шаталтын бүтээгдэхүүнийг агаар мандалд гаргах нь бага хэмжээний нитрат эсвэл сульфитын хүчил агуулсан хүчиллэг бороо гэж нэрлэгддэг бороонд хүргэдэг. Ийм борооны усанд ямар рН-ийн утга байдаг вэ: 7-оос дээш эсвэл 7-оос бага уу?

141. Хүчтэй хүчлийн уусмалын рН нь түүний концентрацаас хамаарах уу? Хариултаа зөвтгөөрэй.

142. 1 моль калийн гидроксид агуулсан уусмалд фенолфталеины уусмал нэмсэн. Хэрэв хлоридын хүчлийг бодисын хэмжээгээр нэмбэл энэ уусмалын өнгө өөрчлөгдөх үү: a) 0.5 моль; б) 1 моль;

в) 1.5 моль?

143. Шошгогүй 3 туршилтын хоолойд натрийн сульфат, натрийн гидроксид, сульфатын хүчлийн өнгөгүй уусмалууд байна. Бүх уусмалын хувьд рН-ийн утгыг хэмжсэн: эхний туршилтын хоолойд - 2.3, хоёр дахь нь - 12.6, гурав дахь нь - 6.9. Ямар туршилтын хоолойд ямар бодис агуулагддаг вэ?

144. Оюутан эмийн сангаас нэрмэл ус худалдаж авсан. РН хэмжигч энэ усны рН-ийн утга 6.0 байгааг харуулсан. Дараа нь оюутан энэ усыг удаан хугацаанд буцалгаж, савыг халуун усаар дүүргэж, тагийг нь таглав. Ус тасалгааны температурт хөргөхөд рН тоолуур 7.0 утгыг илрүүлсэн. Үүний дараа оюутан сүрэлээр агаарыг усаар дамжуулж, рН тоолуур дахин 6.0-ыг харуулав. Эдгээр рН хэмжилтийн үр дүнг хэрхэн тайлбарлах вэ?

145. Нэг үйлдвэрлэгчийн хоёр лонх цуунд рН-ийн бага зэрэг ялгаатай уусмал агуулагдаж байж болох учир юу гэж та бодож байна вэ?

Энэ бол сурах бичгийн материал юм