pH

pH er eit mål som vert brukt innan kjemi for å seia noko om kor sur eller basisk ei løysing er i ein vassløysning. Det er ein logaritmisk skala som går frå 0 til 14, der 7 er nøytral. Alt under 7 i pH vert rekna som syrer/surt, og alt over 7 i pH vert rekna som basar/basisk. Til dømes har reint vatn ein pH-verdi på omtrent 7 og dermed nøytralt, medan 1 M ammoniakk har ein pH på om lag 11,6, og dermed basisk. H₃O⁺-konsentrasjonen aukar med ein tiarpotens når pH-verdien minkar med éi eining, to tiarpotensar når pH-verdien minkar med to einingar, osb. Ei løysing med pH-verdi lik 4 inneheld $10^{3}$, det vil seia 1000 gonger, fleire H₃O⁺-ion enn ei løysing med pH-verdi lik 7.

Det skal mikroskopiske mengder syre til for å redusera pH-verdien frå 7 til 6 i reint vatn, altså for å endra mengda H₃O⁺ frå $10^{-7}$ M til $10^{-6}$. Dess lågare pH-verdien er, dess meir syre treng ein for å endra pH-verdien ei eining.

Forkortinga pH er engelsk for «potential of Hydrogen».

Historie

pH vart introdusert av den danske kjemikaren Søren Peter Lauritz Sørensen i 1909 då han var leiar for den kjemiske avdelinga ved Carlsberg Laboratorium i København.

Definisjon

Det som styrer om ei løysing er sur eller alkalisk er konsentrasjonen av H⁺-ion. Konsentrasjonen av H⁺-ion vert målt i mol per liter (mol/L), også kalla molar (M) og er i reint vann 1×10⁻⁷ mol/l.

Definisjonen av pH er ${\mbox{pH}}=-\log {\left[{\mbox{H}}^{+}\right]}$, der $\left[{\mbox{H}}^{+}\right]$ er konsentrasjonen av ${\mbox{H}}^{+}$-ion.

Det er minusteiknet i formelen som gjer at ein lågare pH-verdi svarar til ei løysing med høgare konsentrasjon av H⁺-ion.

Basar

Sjølv om basar er definert som stoff som aukar konsentrasjonen av OH⁻-ion, anten ved å gjeva frå seg OH⁻-ion eller taka opp H⁺-ion, kan ein nytta pH også for å fastsetja styrken på alkaliske løysingar. Dette hender av di produktet av konsentrasjonane av H⁺- og OH⁻-ion er konstant ved ein gjeven temperatur. Denne likevekten er gjeven ved:

$\left[{\mbox{H}}^{+}\right]\left[{\mbox{OH}}^{-}\right]=10^{-14}$    (Ved 293 K)

Det er derfor H⁺-ion også i alkaliske løysingar, men færre jo meir alkalisk løysinga er. Det hadde eigenleg ikkje vore noko i vegen for å nytta konsentrasjonen av OH⁻-ion, pOH, som mål på surleiksgrad i staden for pH, men det er konvensjon å berre nytta pH. Ein konsekvens av likevekten ovanfor er at ${\mbox{pH}}+{\mbox{pOH}}=14$. Ved andre temperaturar enn 293 K vert summen litt avvikande frå 14.

Utrekning av pH

Det å rekna seg fram til pH-verdien til ei løysing vert gjord på ymse måtar avhengig om det er ei sterk eller svak syre/base. Det å bruka ymse metodar for å rekna seg fram til pH-verdien må ein av di ei svak syre til dømes reagerer ikkje fullstendig med vatn slik ei sterk syre ville gjord. Dermed, for å finna pH-verdien til ei svak syre, må ein bruka [H₃O⁺] ut frå ein likevekt og setja likevektsutrykket lik syrekonstanten $K_{a}$.

Svak syre

Syrekonstanten ($K_{a}$) vert rekna ut slik:

$K_{a}={\frac {{\ce {[H_3O+] [A^{-}]}}}{{\ce {[HA]}}}}$

Sterk syre

Saltsyre (HCl) er eit døme på ei sterk syre som inneber at ho protolyserer omtrent 100%. pH i ei 0,01M løysing av HCl er det same som −log(0,01) som er pH = 2. Vidare ville pH i ei 0,1M løysing av HCl vore −log(0,1) som følgjeleg er pH = 1.

Måling

Det finst kjemiske stoff som skifter farge ved ymse pH-verdiar, slike stoff vert kalla pH-indikatorar. Ved å kombinera pH-indikatorar som skifter farge ved ulik pH er det mogleg å laga pH-papir – såkalla lakmuspapir – som kan finna pH-verdiar med nokolunde grannsemd i eit større intervall. Elektroniske pH-meter er basert på at den elektriske leidningsevna til vatn er proporsjonal med ionekonsentrasjonen.

Kjelder

• Denne artikkelen bygger på «pH» frå Wikipedia på bokmål, den 26. februar 2023.

Litteratur

• Chang, Raymond (2008). General chemistry : the essential concepts (5 utg.). Boston. ISBN 9780071102261. 
• Chang, Raymond; Goldsby, Kenneth A. (2014). General chemistry : the essential concepts (7 utg.). New York. ISBN 9781259060427. 

Bakgrunnsstoff

Commons har multimedium som gjeld: PH

• «Syrer og baser» (på norsk bokmål). Institutt for biovitenskap ved UiO. 25. april 2021. 
• «pH and Water» (på engelsk). USGS. 22. oktober 2019.