Kyslosť

Z Wikipédie

Látka	pH
Kyselina v batériach	<1,0
Žalúdočné kyseliny	2,0
Citrónová šťava	2,4
Coca-cola	2,5
Ocot	2,9
Šťava z pomarančov alebo z jablka	3,5
Pivo	4,5
Káva	5,0
Čaj	5,5
Kyslý dážď	< 5,6
Sliny onkologických pacientov	4,5-5,7
Mlieko	6,5
Čistá voda	7,0
Sliny zdravého človeka	6,5-7,4
Krv	7,34 - 7,45
Morská voda	8,0
Mydlo	9,0 - 10,0
Čpavok pre domáce použitie	11,5
Nehasené vápno	12,5
Lúh sodný pre domáce použitie	13,5

Kyslosť alebo acidita alebo pH (z lat. potencia hydrogeni) alebo vodíkový exponent je číslo, ktorým vyjadrujeme v chémii či vodný roztok reaguje kyslo alebo zásadito. Koncept merania pH uviedol v roku 1909 Søren Peder Lauritz Sørensen. pH vodných roztokov získava hodnoty od 0 do 14. Chemicky čistá voda má pH = 7, kyseliny od 0 do 6, hydroxidy od 8 do 14.

[úprava] Definícia pH

Hodnota pH je definovaná ako záporný dekadický logaritmus aktivity oxóniových katiónov. V zriedených vodných roztokoch sa dá hodnota aktivity aproximovať hodnotou látkovej koncentrácie a potom platí:

pH = − log₁₀[H ⁺ ] = − log₁₀[H₃O ⁺ ]

[H ⁺ ] — relatívna koncentrácia vodíkových katiónov (bezrozmerné)

alebo tiež

,

kde epsilon (ε) je elektromotorická sila (EMF) alebo napätie galvanického článku.

Vo vodnom roztoku je vždy okrem molekúl H₂O tiež určité množstvo oxóniových katiónov H₃O⁺ a hydroxylových aniónov OH^-. Súčin koncentrácií oboch týchto iónov je vo vodných roztokoch vždy konštantný. Je označovaný ako iónový súčin vody a získava hodnoty 10^-14. V čistej vode je látková koncentrácia oboch iónov rovnaká: 10^-7. To zodpovedá pH = 7. Kyslosť vzniká prebytkom katiónov H₃O⁺. Zvýšením ich koncentrácie na stonásobok, čiže 10^-5, zodpovedá pH = 5. Zásaditosť je prebytok hydroxylových iónov na úkor oxóniových. Ak je v roztoku mapríklad 1000× viac OH^- ako vo vode, klesne koncentrácia iónov H₃O⁺ na 10^-10, čo zodpovedá pH = 10.

Kyslosť nevodných roztokov (napríklad roztoky kyselín alebo hydroxidov v alkoholoch, ketónoch alebo aj v nepolárnych rozpúšťadlách) popisuje hodnota Hammetovej funkcie. Veľkosť Hammetovej funkcie pre určité prostredie sa prakticky zisťuje na základe pomerov kyslej a zásaditej formy určitého acidobazického indikátoru v mernom roztoku.

[úprava] Acidobazické indikátory

Niektoré organické látky menia usporiadanie dvojitých väzieb v molekule v závislosti od pH prostredia, čo sa prejavuje zmenou zafarbenia roztoku. Napríklad čaj zmení farbu pridaním kyslej citrónovej šťavy. Takým látkam hovoríme acidobazické indikátory. Kyslosť môžeme merať pridaním indikátora do roztoku a porovnaním farby s kalibrovanou farebnou škálou. Používajú sa hlavne tieto látky:

• lakmus prechádza z kyslej červenej formy na zásaditú modrú.
• fenolftaleín prechádza z kyslej bezfarebnej formy na zásaditú fialovú oblasť pH 8,0 - 9,8.
• metylová oranž (metyloranž) prechádza z kyslej oranžovej formy na zásaditú žltú v oblasti pH 3,1 - 4,5.
• metylová červeň prechádza z kyselj červenej formy na zásaditú žltú v oblasti pH 4,4 - 6,3.
• bromtymolová modrá prechádza z kyslej žltej formy na zásaditú modrú v oblasti pH 6,0 - 7,6.
• tymolová modrá prechádza z kyslej červenej formy na zásaditp žltú v oblasti pH 1,2 - 2,8.
• metylová žltá prechádza z kyslej červenej formy na zásaditú žltú v oblasti pH 2,9 - 4,0.
• tymolftalein prechádza z kyslej bezfarebnej formy na zásaditú modrú v oblasti pH 9,3 - 10,5.

Farebné prechody indikátorov sú v praxi najčastejšie využívané pri acidobazickej titrácii, ktorá slúži na určenie obsahu kyseliny alebo hydroxidu v analyzovanej vzorke. Definovaný objem meranej vzorky s pridaním vhodného indikátora je pritom neutralizovaný roztokom kyseliny alebo hydroxidu. Dosiahnutie bodu, keď je koncentrácia kyseliny a hydroxidu v rovnováhe (neutrálny roztok) je určené zmenou farby príslušného indikátora. Z množstva a koncentrácie roztoku potrebného pre získanie neutrálneho roztoku sa jednoducho vypočíta obsah kyseliny alebo hydroxidu v analyzovanom roztoku.

Pre hrubú orientáciu o kyslosti meraného roztoku sa na meranie pH používa lakmusový papierik, čo je prúžok papierika napusteného lakmusom. Presnejší údaj o kyslosti meraného roztoku poskytuje univerzálny indikátorový papierik ktorého zafarbenie sa mení s pH meraného roztoku od červenej až po tmavo modrú (farebnú škálu vystihuje vedľajšia tabuľka hodnôt pH bežne sa vyskytujúcich roztokov).

[úprava] Inštrumentálne metódy merania pH

Pre presné merania pH hodnôt vodných roztokov sa v súčastnej dobre používa prakticky výlučne iba potenciometria s využitím sklenenej elektródy ako merného člena. Podstatou uvedenej metódy je veľmi presné meranie elektrického potenciálu medzi mernou (sklenenou) a referenčnou elektródou. Ako referenčná elektróda sa v tomto prípade dá využiť prakticky každá elektróda II. typu, teda eletródy, ktorých potenciál zostáva konštantný pri zmene prostredia v ktorom je ponorená. Najčastejšie sa tu uplatňuje kalomelová alebo argenchloridová porovnácia eletróda.

Kyslosť merného roztoku určuje elektrický potenciál mernej sklenenej elektródy. Základnú časť sklenenej eletródy tvorí tenká stena miniatúrnej banky zo špeciálneho skla. Vnútorný objem banky je naplnený pufrom, teda roztokom o konštantnej pH.

Elektrický potenciál medzi mernou a referenčnou eletródou je meraný citlivým potenciometrom, ktorý musí vykazovať vysoký vstupný odpor (minimálna požiadavka je 10¹⁴ Ω, kvalitné prístroje majú parametre o radu lepšie). Komerčne dodávané prístroje súčastne tvoria merania napätia medzi elektródami priamo na hodnotu pH, ktorú zobrazujp digitálne na displeji.

V súčastnej dobe sa potenciometrické meranie pH považuje za veľmi kvalitnú a komerčne zvládnutú inštrumentálnu techniku. Na trhu je celý rad prístrojov špičkovej kvality, umožnujúcich meranie pH s rozlíšením na 0,01 až 0,001 jednotky pH. Súčastne sú k dispozícii cenovo dostupné prístroje pre meranie v teréne (úpravy a čističky odpadových vôd, sledovanie kyslosti zásobných roztokov v priemysle…), ktoré síce nedosahujú špičkovú presnosť merania, ale umožnujú veľmi rýchle a ľahké získanie terénnych dát.

Meranie pH sklenenou elektródou sa v súčastnej dobe neobmedzuje len na meranie kyslosti roztokov, ale je možné zakúpiť špeciálne elektródy na sledovanie kyslosti povrchov (napríklad navlhčený papier, zemina a podobe, vpichové elektródy pre meranie pH mäsa a iných potravín atď. V medicíne slúžia miniatúrne pH elektródy na sledovanie pH krvi pacientov.