环保之家讯:氢离子浓度指数(hydrogen ion concentration)是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比。它的数值俗称“pH(发音:/piet∫/,/pi:eit∫/)值”。表示溶液酸性或碱性程度的数值,即所含氢离子浓度的常用对数的负值。
一、简介
pH是1909年由丹麦生物化学家Soren Peter Lauritz Sorensen提出。p来自德语Potenz(means potency,power),意思是浓度、力量,H(hydrogen ion)代表氢离子(H);有时候pH也被写为拉丁文形式的Pondus hydrogenii(Pondus=压强、压力,hydrogen=氢)。
如果某溶液所含氢离子的浓度为每升0.00001摩尔(mol/L),它的氢离子浓度指数就是5,计算方法为(-浓度指数)=lg(浓度值)。
与其相反,如果某溶液的氢离子浓度指数为5,他的氢离子浓度为0.00001摩尔每升(mol/L),计算方法为(浓度值)=10^(-浓度指数)
氢离子浓度指数(pH值)一般在0-14之间,在常温下(25℃时),当它为7时溶液呈中性,小于7时呈酸性,值越小,酸性越强;大于7时呈碱性,值越大,碱性越强。
当温度升高,中性对应的pH值逐渐减小【当在95℃时,中性对应的pH值=6,pH小于6时呈酸性,值越小,酸性越强;大于6时呈碱性,值越大,碱性越强。此时,氢离子浓度指数在0-12之间。
pH是溶液中氢离子活度的一种标度,也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。pH值越趋向于0表示溶液酸性越强,反之,越趋向于14表示溶液碱性越强,在常温下,pH=7的溶液为中性溶液。
由于实际中的溶液不是理想溶液,所以仅仅用H+浓度是不可以准确测量的,因此也无法准确计算得到溶液的pH。故而应当采用H+活度,即pH=-lg aH+=-lgγ·cH+。这样从理论上讲只要知道氢离子的活度aH+就可以得到溶液的准确pH。
二、积常数
为了便于理解和说明pH,首先阐述一下水的电离和水的离子积常数。
水的电离:水是一种极弱的电解质,可以发生微弱的电离,其电离方程式为:H2O+H2O≒H3O+ + OH-,简写为H2O≒H+ + OH-,是一个吸热过程。水的电离受温度影响,加酸加碱都能抑制水的电离。水的电离是水分子与水分子之间的相互作用而引起的,因此极难发生。实验测得,25℃时1L纯水中只有1×10^(-7)mol的水分子发生电离。由水分子电离出的H+和OH-数目在任何情况下总相等。25℃时,纯水中[H+]=[OH-]=1×10^(-7)mol/L.
水的离子积常数:[H+]·[OH-]=K(W),其中K(W)称作水的离子积常数,简称水的离子积;[H+]和[OH-]是分别是指整个溶液中氢离子和氢氧根离子的总物质的量浓度.K(W)只随温度变化而变化,是温度常数.如25℃,[H+]=[OH-]=1×10^(-7)mol/L,K(W)=1×10^(-14);100℃时,[H+]=[OH-]=1×10^(-6)mol/L,K(W)=1×10^(-12).
三、水的pH值
pH值是水溶液最重要的理化参数之一。凡涉及水溶液的自然现象、化学变化以及生产过程都与pH值有关,因此,在工业、农业、医学、环保和科研领域都需要测量pH值。
水的pH值是表示水中氢离子活度的负对数值,表示为:pH=-lg[H+]
pH值有时也称氢离子指数,由于氢离子活度的数值往往很小,在应用上很不方便,所以就用pH值这一概念来作为水溶液酸性、碱性的判断指标。而且,氢离子活度的负对数值能够表示出酸性、碱性的变化幅度的数量级的大小,这样应用起来就十分方便,并由此得到(在25℃下):
⑴中性水溶液,pH=7
⑵酸性水溶液,pH<7,pH值越小,表示酸性越强;
⑶碱性水溶液,pH>7,pH值越大,表示碱性越强。
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