Ph roztworu

1. Co to jest pH roztworu?
2. Przy pomocy jakich wskaźników badamy pH i wskaż przykłady pH kilkunastu wybranych przez siebie substancji np. krem, mydło, mleko.

Odczyn roztworu jest cechą roztworu określającą, czy w roztworze znajduje się nadmiar jonów wodorowych H+ - odczyn kwaśny ,czy nadmiar jonów wodorotlenkowych OH- - odczyn zasadowy, czy też są one w równowadze – odczyn obojętny.
Wodne roztwory kwasów wykazują odczyn kwaśny, a wodne roztwory wodorotlenków (zasady) - odczyn zasadowy.

Jeśli zanurzony w wodnym roztworze substancji uniwersalny papierek wskaźnikowy zabarwi się na różowo można wywnioskować, że w tym roztworze jest więcej jonów H+ niż OH- .

Jednak niewielka liczba cząsteczek wody ulega dysocjacji. Oznacza to, że zawsze w roztworze wodnym występuje pewna liczba (choć bardzo niewielka) jonów wodorowych H+ i wodorotlenkowych OH - niezależnie od odczytu roztworu.

Przyjęto, że liczbę jonów wodorowych w roztworze będzie się określać za pomocą tzw. skali pH. Skala pH mieści się w granicach od 0-14, a została wprowadzona w 1909 roku przez Soerena Petera Soerensena (1868-1939), duńskiego biochemika i fizyko-chemika.

Ogólnie wartości pH i odpowiadający im odczyn roztworu przedstawia tabelka:

Np. jeżeli w roztworze pH wynosi 9, oznacza to, że jest więcej jonów wodorotlenkowych OH- niż jonów wodorowych H+. Roztwór ten ma więc odczyn zasadowy.

Celem określenia pH roztworu stosuje się tzw. wskaźniki pH, czyli substancje, których barwa zmienia się na odpowiedniki kolor w zależności od odczynu roztworu. Wskaźnikami są między innymi oranż metylowy i fenoloftaleina.Przez odpowiednie mieszanie wskaźników pH można otrzymywać wskaźniki uniwersalne, które zależnie od pH roztworu przybierają charakterystyczną barwę. Przez nasycenie pasków bibułki roztworami takich wskaźników i wysuszenie ich otrzymuje się papierki uniwersalne stosowane często w laboratoriach chemicznych do szybkiego określenia pH danego roztworu. Papierki te połączone są często razem w książeczkę na której okładce podana jest barwna skala. Odczyn roztworu określa się zanurzając pasek bibułki w badanym roztworze i porównując uzyskany kolor z barwą dołączonej skali.

Wskaźniki uniwersalne, które obejmują szeroki zakres pH (około 10 jednostek pH), pozwalają jedynie na oszacowanie wartości pH (z dokładnością do 0,5 jednostek pH). Znacznie dokładniej pH roztworu można zmierzyć za pomocą urządzenia zwanego pehametrem.

Indykatory

To wskaźniki odczynu, takie jak:
- lakmus – czerwony w kwasach, niebieski w zasadach,
- błękit bromotymolowy – żółty w kwasach, niebieski w zasadach,
- oranż metylowy – pomarańczowy w roztworze obojętnym, czerwony w kwasach, żółty w zasadach
- fenoloftaleina – bezbarwna w roztworach obojętnych i kwasowych, malinowa w zasadach
- itp., wywar z czerwonej kapusty (pod wpływem kwasu – octu zmienia barwę z fioletowo niebieskiej na czerwoną), esencja herbaciana (żółknie po dodaniu cytryny).

Indykatory służą do orientacyjnego badania pH, są związkami o dość skomplikowanej budowie, która można przedstawić schematycznie jako H-R, jeżeli indykator jest słabym kwasem, lub R-OH, jeżeli indykator jest słabą zasadą. Po wprowadzeniu do roztworu wodnego następuje jego częściowa dysocjacja i ustala się stan równowagi pomiędzy cząsteczkami i jonami.

W przypadku oranżu metylowego anion R- nadaje roztworowi barwę żółtą, a niezdysocjowane cząsteczki HR, barwę czerwoną. W obecności kwasów kationy wodoru przesuwają równowagę w lewo i widoczna jest tylko barwa czerwona. W obecności zasad jony OH- łączą się z jonami H+ co, zgodnie z regułą le Chateliera, przesuwa równowagę w prawo, wywołując żółte zabarwienie roztworu. Podobnie zachowują się inne wskaźniki, ale ich barwy są cechą indywidualną.

Obecnie są na rynku papierki uniwersalne, nasączone mieszanina różnych wskaźników. Każdej wartości pH odpowiada inne zabarwienie papierka. Dołączony jest wzorzec z zabarwieniem dla każdej wartości pH.

Odczyn pH niektórych substancji