pH — skala, definitioner och praktisk betydelse
pH beskriver surhetsgrad i vattenlösningar utifrån vätejonkoncentration eller aktivitet. Artikeln förklarar definitioner, formler, mätmetoder, historik och vanliga exempel.
Översikt
pH är ett mått på hur surt eller basiskt en vattenlösning är. Ett lägre pH innebär högre surhet, ett högre pH innebär mer basisk (alkalisk) karaktär och värdet 7 brukar kallas neutralt vid vanlig temperatur. Begreppet används brett inom kemi, biologi, miljövetenskap och teknik för att beskriva egenskaper hos ämnen i lösning och deras reaktivitet.
Bildgalleri
4 Bilder
Definition och formler
Den vanliga formella definitionen i undervisning och praktiska tillämpningar är
pH = −log10[H+],
där [H+] avser koncentrationen av vätejoner i mol per liter. Denna förenklade form används ofta i laboratorier och fältmätningar. Mer korrekt anges pH i termer av jonaktivitet:
pH = −log10 aH+,
där aH+ betecknar vätejonens aktivitet, vilket tar hänsyn till interaktioner i lösningen som gör att frijonernas effekt skiljer sig från deras nominella koncentration. I många vanliga lösningar ger båda uttrycken nästan samma värde.
![{\displaystyle {\mbox{pH}}=-\log _{10}\left[{\mbox{H}}^{+}\right]}](https://www.alegsaonline.com/image/093977a79b6a17e02db4699475930e48c05d6468.svg)
Mätmetoder
pH bestäms på flera sätt, beroende på önskad noggrannhet och omständigheter:
- pH-meter: elektronisk mätning med elektrod som ger direkt numeriskt värde och är standard i laboratorier.
- pH-indikatorer: färgämnen som förändras över ett pH-intervall och används för snabb visuell bedömning.
- pH-papper: enkelt, bärbart papper med flera färgområden för approximativa mätningar.
Samtida rapporter och manualer beskriver kalibrering och temperaturkompensation för att få tillförlitliga resultat.
![{\displaystyle {\mbox{pH}}=-\log _{10}\left[a_{\mathrm {H^{+}} }\right]}](https://www.alegsaonline.com/image/7a631c4037415f3d4483a6cb07e69858b64890fc.svg)
Historik och terminologi
Begreppet infördes av kemisten S. P. L. Sørensen omkring Sørensen 1909. Bokstaven P kommer från tyska ordet potenz (makt eller potens) och H betecknar vätejonen, ofta skriven som H+. Formeln och skalan etablerades snabbt som en praktisk och intuitiv metod att uttrycka stora variationer i vätejonkoncentration på en logaritmisk skala.
Användning, exempel och betydelse
pH påverkar kemiska jämvikter, löslighet, biologiska processer och materialkorrosion. Exempel på vanligt förekommande pH-värden:
- Maginnehåll i människans mage är mycket surt (lågt pH, ofta omkring 1–2) vilket underlättar nedbrytning av föda.
- Blodets pH är nära neutralt men lätt basiskt (vanligtvis omkring 7,4), vilket är viktigt för enzymfunktion och homeostas.
- Rent vatten vid standardförhållanden har pH omkring 7, medan avloppsvatten kan vara surare eller mer basiskt beroende på föroreningar.
I miljöövervakning används pH för att följa försurning i mark och vatten, medan industriprocesser ofta kräver strikt kontroll av pH för produktkvalitet.
Ytterligare fakta och avvikelser
Skalan 0–14 är ett praktiskt spann för många vardagliga lösningar, men under extrema förhållanden kan pH vara mindre än 0 eller större än 14. pH är temperaturberoende och buffertsystem kan motverka snabba förändringar genom att binda eller frigöra vätejoner. Begreppet skiljer också mellan syra/bas enligt olika teorier: i Brønsted–Lowry-termer definieras syror som protondonatorer och baser som protonacceptorer; i en vattenlösning motsvarar höga [OH−] en basisk lösning.
Vidare läsning
För fördjupning i begrepp, mätteknik och praktiska riktlinjer se följande källor: syror, alkalier, lösningar, beräkning, mol, liter, molaritet, och allmänt material om syror och baser i läroböcker.
Se även vidare information om experimentell praxis och säkerhet när du arbetar med starkt sura eller basiska lösningar.
pH-indikatorer
Vissa färgämnen ändrar färg beroende på om de befinner sig i en sur eller alkalisk lösning . pH-indikatorn är en kemisk förening som tillsätts i små mängder till en lösning så att man kan se lösningens pH (surhet eller basiskhet). pH-indikatorn är en kemisk detektor för hydroniumjoner (H3O+) eller vätejoner (H+). Normalt sett får indikatorn lösningen att ändra färg beroende på pH-värdet.
Typiska indikatorer är fenolftalein, metylorange, metylrött, bromtymolblått och tymolblått. De ändrar färg vid olika punkter på pH-skalan och kan användas tillsammans som en universalindikator.
Ett annat sätt är att använda lackmuspapper, som är baserat på en naturlig pH-indikator. Pappret kan berätta hur stark kemikalien är, om det är en starkare syra eller en starkare bas.
Några vanliga pH-värden
| pH | |
| Batterisyra | 0 |
| Magsyra | 1.0 |
| Citronsaft | 2.4 |
| Cola | 2.5 |
| Syrehaltigt vatten | 2.5 - 3.0 |
| Vinäger | 3.0 |
| Apelsin- eller äppeljuice | 3.0 |
| Öl | 4.5 |
| Kaffe | 5.0 |
| Mjölk | 6.6 |
| 7.0 | |
| Blod | 7.35 - 7.45 |
| Vanligt schampo | 8.0 |
| Havsvatten | 8.0 |
| Permanentvåg | 8.5 - 9.2 |
| 9.0 - 10.0 | |
| Hårfärgningsmedel | 9.5 - 10.5 |
| Magiskt rakt | 11.5 |
| Hushållsammoniak | 11.5 |
| Blekmedel | 12.3 |
| Kaustiksoda | 12.7 |
| 13.5 | |
| Avloppsrenare | 14 |
Neutralisering
Relaterade sidor
Frågor och svar
F: Vad är pH?
S: pH är en surhetsskala från 0 till 14 som mäter koncentrationen av protoner (H+) i en lösning. Den anger hur surt eller alkaliskt ett ämne är, där mer sura lösningar har lägre pH och mer alkaliska lösningar har högre pH. Neutrala lösningar har vanligtvis ett pH på 7.
F: Vem introducerade begreppet pH?
S: S.P.L. Sørensen introducerade begreppet 1909.
F: Vad står "p" för i "pH"?
S: "P" står för det tyska ordet potenz, som betyder kraft eller koncentration.
F: Hur beräknar man pH?
S: Den vanligaste formeln för att beräkna pH är att ta den negativa logaritmen av 10 gånger koncentrationen av H+-joner (även skrivet [H3O+], vilket anger lika stora koncentrationer av hydroniumjoner) mätt i mol per liter (eller molaritet). Det finns dock också en ekvation som tar hänsyn till aktivitet i stället för bara koncentration, vilket kan ge andra värden än den vanligare formeln beroende på situationen.
F: Vilket intervall har de flesta ämnen på pH-skalan?
S: De flesta ämnen har ett pH-värde mellan 0 och 14, även om extremt sura eller alkaliska ämnen kan ha ett värde utanför detta intervall (mindre än 0 eller större än 14).
F: Hur skiljer sig alkaliska ämnen från sura ämnen på pH-skalan? S: Alkaliska ämnen har högre värden på skalan på grund av deras koncentration av hydroxidjoner (OH-) i stället för vätejoner som syror har.
Relaterade artiklar
Författare
AlegsaOnline.com pH — skala, definitioner och praktisk betydelse Leandro Alegsa
URL: https://sv.alegsaonline.com/art/76318