Хүчил ба шүлт нь ижил хэмжээний хоёр туйлын байрлал юм: тэдгээрийн шинж чанар (бүрэн эсрэгээрээ) нь устөрөгчийн ионы концентраци (H+) -аар тодорхойлогддог. Гэсэн хэдий ч энэ тоо нь өөрөө маш тохиромжгүй байдаг: устөрөгчийн ионы концентраци өндөр байдаг хүчиллэг орчинд ч энэ тоо нь нэгжийн зуу, мянганы нэг юм. Тиймээс, ая тухтай байлгах үүднээс тэд энэ утгын аравтын логарифмыг хасах нэгээр үржүүлдэг. Үүнийг pH (potentia Hydrogen) буюу устөрөгчийн үзүүлэлт гэж хэлэх нь заншилтай.
Үзэл баримтлал үүссэн нь
Ерөнхийдөө хүчиллэг орчин ба шүлтлэг орчин нь устөрөгчийн ионуудын H + концентрациар тодорхойлогддог бөгөөд тэдгээрийн концентраци их байх тусам уусмал илүү хүчиллэг байдаг (мөн эсрэгээр H + бага байдаг). концентраци, орчин нь шүлтлэг байх тусам эсрэг талын OH ионуудын концентраци өндөр байх тусам шинжлэх ухаанд удаан хугацааны туршид мэдэгдэж байсан. Гэсэн хэдий ч Данийн химич Соренсен 1909 он хүртэл устөрөгчийн индекс буюу PH гэсэн ойлголтыг ашигласан судалгаагаа анх нийтэлж, дараа нь рН-ээр сольсон байна.
Хүчиллэгийн тооцоо
РН-ийн индексийг тооцоолохдоо уусмал дахь усны молекулууд маш бага хэмжээтэй ч гэсэн ион болон хуваагддаг гэж үздэг. Энэ урвалыг усны автопротолиз гэж нэрлэдэг:
H2O H+ + OH-
Урвал буцах боломжтой тул түүнд тэнцвэрийн тогтмолыг тодорхойлсон (бүрэлдэхүүн тус бүрийн дундаж концентрацийг харуулсан). Стандарт нөхцлийн тогтмол утгыг энд харуулав - температур 22 °C.
Дөрвөлжин хаалтанд - заасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн молийн концентраци. Усан дахь усны молийн концентраци нь ойролцоогоор 55 моль/литр бөгөөд энэ нь хоёр дахь эрэмбийн утга юм. Тиймээс H+ ба OH- ионуудын концентрацийн бүтээгдэхүүн нь ойролцоогоор 10-14 байна. Энэ утгыг усны ионы бүтээгдэхүүн гэж нэрлэдэг.
Цэвэр усанд устөрөгчийн ион ба гидроксидын ионуудын концентраци 10-7 байна. Үүний дагуу усны рН нь ойролцоогоор 7 байх болно. Энэ рН-ийн утгыг төвийг сахисан орчин гэж үздэг.
Дараа нь та уснаас харцаа буруулан хүчил, шүлтийн уусмалыг авч үзэх хэрэгтэй. Жишээлбэл, цууны хүчлийг авч үзье. Усны ионы бүтээгдэхүүн ижил хэвээр байх боловч H+ ба OH- ионуудын тэнцвэр эхнийх рүү шилжих болно: устөрөгчийн ионууд хэсэгчлэн задарсан цууны хүчлээс гаралтай бөгөөд "нэмэлт" гидроксидын ионууд нь салаагүй усны молекулуудад ордог. Тиймээс устөрөгчийн ионуудын концентраци өндөр, рН бага байх болно (шаардлагагүй).логарифмыг хасах тэмдгээр авдаг гэдгийг мартаж болно). Үүний дагуу хүчиллэг ба шүлтлэг нь рН-тэй холбоотой байдаг. Мөн тэд дараах байдлаар холбогдсон байна. РН-ийн утга бага байх тусам орчин хүчиллэг болно.
Хүчиллэг шинж чанар
Хүчиллэг орчин нь 7-оос бага рН-тай уусмал юм. Хэдийгээр усны ионы бүтээгдэхүүний үнэ цэнэ нь анх харахад рН-ийн утгыг 1-ээс 14-ийн хооронд хязгаарладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Үнэн хэрэгтээ рН нь нэгээс бага (тэр ч байтугай тэгээс бага) ба 14-өөс их уусмалууд байдаг. Жишээлбэл, хүчтэй хүчлийн (хүхрийн, давсны) төвлөрсөн уусмалд рН нь -2 хүрч болно.
Зарим бодисын уусах чадвар нь хүчиллэг орчин эсвэл шүлтлэг орчинтой эсэхээс шалтгаалж болно. Жишээлбэл, металлын гидроксидыг ав. Уусах чадварыг усны ионы бүтээгдэхүүнтэй ижил бүтэцтэй уусах бүтээгдэхүүний үнэ цэнээр тодорхойлно: үржүүлсэн концентраци. Гидроксидын хувьд уусах чадварын бүтээгдэхүүнд металлын ионы концентраци ба гидроксидын ионы концентраци орно. Устөрөгчийн ион илүүдэлтэй тохиолдолд (хүчиллэг орчинд) тэд тунадасаас гидроксидын ионыг илүү идэвхтэй "сугалж", улмаар тэнцвэрийг ууссан хэлбэр рүү шилжүүлж, тунадасны уусах чадварыг нэмэгдүүлнэ.
Хүний хоол боловсруулах зам бүхэлдээ хүчиллэг орчинтой байдаг гэдгийг дурдах нь зүйтэй: ходоодны шүүсний рН нь 1-2 хооронд хэлбэлздэг. Эдгээр үзүүлэлтээс дээш, доошоо хазайх нь янз бүрийн өвчний шинж тэмдэг байж болно.
Шүлтлэг орчны шинж чанарууд
Бшүлтлэг орчинд рН-ийн утга нь 7-оос их утгыг авдаг. Тохиромжтой болгохын тулд гидроксидын ионы өндөр концентрацитай орчинд хүчиллэг байдлын рН-ийн үзүүлэлтийг pOH үндсэн байдлын рН үзүүлэлтээр сольсон. Энэ нь -lg[OH-] (гидроксидын ионы концентрацийн сөрөг аравтын логарифм) -тэй тэнцүү утгыг илэрхийлж байгааг таахад хялбар байдаг. Усны ионы бүтээгдэхүүнээс шууд рН + pOH=14 тэнцэл үүсдэг. Тиймээс pOH=14 - рН. Тиймээс рН-ийн индексийн хувьд үнэн байх бүх мэдэгдлийн хувьд pOH-ийн суурь байдлын индексийн хувьд эсрэг заалтууд үнэн байдаг. Хэрэв шүлтлэг орчны рН нь тодорхойлолтоор их бол түүний pOH бага байх нь тодорхой бөгөөд шүлтийн уусмал хүчтэй байх тусам pOH-ийн утга бага байх болно.
Энэ өгүүлбэр нь хүчиллэг байдлын талаарх олон хэлэлцүүлгийг төөрөгдүүлсэн логик парадоксыг дөнгөж сая танилцууллаа: бага хүчиллэг нь өндөр хүчиллэгийг илэрхийлдэг ба эсрэгээр: өндөр рН нь бага хүчиллэгтэй тохирч байна. Логарифмыг хасах тэмдгээр авсан бөгөөд хүчиллэг байдлын хэмжүүр нь урвуутай байдаг тул энэ парадокс гарч ирдэг.
Хүчиллэг байдлын практик тодорхойлолт
Индикатор гэж нэрлэгддэг зүйлсийг орчны хүчиллэгийг тодорхойлоход ашигладаг. Ихэвчлэн эдгээр нь орчны рН-ээс хамаарч өнгө өөрчлөгддөг нэлээд төвөгтэй органик молекулууд юм. Индикатор нь маш нарийн рН мужид өнгийг өөрчилдөг: үүнийг үнэн зөв үр дүнд хүрэхийн тулд хүчил-суурь титрлэхэд ашигладаг: индикаторын өнгө өөрчлөгдөхөд титрлэлтийг зогсооно.
Хамгийн алдартай үзүүлэлт бол метил юмулбар шар (рН багатай бүсэд шилжилтийн интервал), фенолфталеин (рН өндөртэй бүс нутагт шилжилтийн интервал), лакмус, тимол хөх болон бусад. Хүчиллэг болон шүлтлэг орчинд тэдгээрийн шилжилтийн интервалаас хамаарч өөр өөр үзүүлэлтүүдийг ашигладаг.
Бүх нийтийн үзүүлэлтүүд бас байдаг - хүчтэй хүчиллэгээс хүчтэй шүлтлэг орчинд шилжих үед өнгө нь аажмаар улаанаас гүн ягаан болж өөрчлөгддөг. Үнэн хэрэгтээ бүх нийтийн үзүүлэлтүүд нь нийтлэг үзүүлэлтүүдийн холимог юм.
Хүчиллэгийг илүү нарийвчлалтай тодорхойлохын тулд төхөөрөмж ашигладаг - рН хэмжигч (потенциометр, аргыг потенциометр гэж нэрлэдэг). Түүний үйл ажиллагааны зарчим нь хэлхээн дэх EMF-ийг хэмжихэд суурилдаг бөгөөд элемент нь рН хэмжсэн уусмал юм. Уусмалд дүрсэн электродын потенциал нь уусмал дахь устөрөгчийн ионы концентрацид мэдрэмтгий байдаг - иймээс EMF-ийн өөрчлөлт, үүний үндсэн дээр бодит рН-ийг тооцдог.
Өдөр тутмын амьдрал дахь янз бүрийн орчны хүчиллэг байдал
Хүчиллэгийн индекс нь өдөр тутмын амьдралд маш чухал ач холбогдолтой. Жишээлбэл, сул хүчил - цууны хүчил, алим - хадгалалтын бодис болгон ашигладаг. Шүлтлэг уусмалууд нь угаалгын нунтаг, түүний дотор саван юм. Хамгийн энгийн саван бол өөх тосны хүчлүүдийн натрийн давс юм. Усанд тэд салдаг: өөх тосны хүчлийн үлдэгдэл - маш урт - нэг талаас сөрөг цэнэгтэй, нөгөө талаас - нүүрстөрөгчийн атомын урт туйлшгүй гинж. ТэрЦэнэг нь чийгшүүлэхэд оролцдог молекулын төгсгөл нь түүний эргэн тойронд усны молекулуудыг цуглуулдаг. Нөгөө үзүүр нь өөхний молекул гэх мэт туйлшралгүй бусад зүйлстэй холбогддог. Үүний үр дүнд мицеллүүд үүсдэг - бөмбөлөгүүд нь сөрөг цэнэгтэй "сүүл" нь наалдаж, дотор нь "сүүл", өөх, шороон хэсгүүд нуугдаж байдаг. Угаалгын нунтаг нь бүх тос, шороог ийм мицеллд холбодог тул гадаргууг тос, шорооноос угаана.
Хүчиллэг ба эрүүл мэнд
Хүний биед рН нь маш чухал гэдгийг дээр дурдсан. Хоол боловсруулах замаас гадна биеийн бусад хэсэгт хүчиллэг байдлын индексийг хянах нь чухал юм: цус, шүлс, арьс - хүчиллэг ба шүлтлэг орчин нь биологийн олон процесст чухал ач холбогдолтой юм. Тэдгээрийн тодорхойлолт нь биеийн байдлыг үнэлэх боломжийг олгодог.
Одоо рН-ийн туршилтууд түгээмэл болж байна - хүчиллэгийг шалгах экспресс тест гэж нэрлэгддэг. Эдгээр нь бүх нийтийн заагч цаасны ердийн тууз юм.
