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pH的定義

pH,亦稱 pH值、氫離子濃度指數(shù)、酸堿值,是溶液中氫離子活度的一種標度,也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標準。

這個概念是1909年由丹麥生物化學家瑟倫·索倫森提出的。

他于1868年1月9日于丹麥,一開始在哥本哈根主修醫(yī)學,后轉(zhuǎn)修化學,并在1899年獲得博士學位。在瑟倫擔任嘉士實驗室主任期間,他發(fā)明了索倫森甲醛滴定法,1909年他發(fā)表論文,引入了PH值作為顯示離子濃度對蛋白質(zhì)影響的簡單方法。他創(chuàng)造的PH值是衡量溶液酸堿度的重要標尺,在農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)學等諸多領(lǐng)域都有廣泛用途。


“pH”中的“H”代表氫離子(H+),而“p”的來源則有幾種說法。
第一種稱p代表德語“potenz”,意思是力度、強度;
第二種稱pH代表拉丁文“pondus hydrogenii”,即“氫的量”;
第三種認為p只是索倫森隨意選定的符號,因為他也用了q。
現(xiàn)今的化學界把p加在無量綱量前面表示該量的負對數(shù)。

通常情況下(25℃、298.15K),當pH小于7的時候,溶液呈酸性,當pH大于7的時候,溶液呈堿性,當pH等于7的時候,溶液為中性。
pH允許小于0,如鹽酸(10 mol/L)的pH為?1。
同樣,pH也允許大于14,如氫氧化鈉(10 mol/L)的pH為15.00。

所以,我們大可以認為,pH就是反應溶液中氫離子濃度的一個指標。

pH的計算公式如下:

其中[H+]指的是溶液中氫離子的活度(有時也被寫為[H3O+],水合氫離子活度),單位為莫耳/升,在稀溶液中,氫離子活度約等于氫離子的濃度,可以用氫離子濃度來進行近似計算。

在25°C下,pH=7的水溶液(如:純水)為中性,這是因為水在25°C下自然電離出的氫離子和氫氧根離子濃度的乘積(水的離子積常數(shù))始終是1×10?14,且兩種離子的濃度都是1×10?7mol/L。pH小于7說明H+的濃度大于OH?的濃度,故溶液酸性強,而pH大于7則說明H+的濃度小于OH?的濃度,故溶液堿性強。所以pH愈小,溶液的酸性愈強;pH愈大,溶液的堿性也就愈強。

在非水溶液或25°C的條件下,pH=7可能并不代表溶液呈中性,這需要通過計算該溶劑在這種條件下的電離常數(shù)來決定pH為中性的值。如373K(100℃)的溫度下,水的離子積常數(shù)為5.5×10?13,即pH約為6.13,此時為中性溶液。 由于實際中的溶液不是理想溶液,所以僅僅用H+濃度是不可以準確測量的,因此也無法準確計算得到溶液的pH。故而應當采用H+活度,即:

這樣從理論上講只要知道氫離子的活度a(H+)就可以得到溶液的準確pH。

于是人們給pH下了一個操作定義。對于溶液X,測量下列伽伏尼電池(伏打電池)的電動勢Ex:

參比電極 | KCl濃溶液 || 溶液X | H2 | Pt

將未知pH的溶液X換成已知pH的溶液S,同樣測量電池的電動勢Es。則:

式中F為法拉第常數(shù), R為摩爾氣體常數(shù), T為熱力學溫度。 因此可以通過測定未知溶液與標準溶液的電動勢就可以計算出未知溶液的pH。

為此IUPAC規(guī)定了一些標準溶液的pH。

通過上文我們了解了pH的定義,來自于100多年前科學家們留給人類的財富。

同時也知道pH與一種伏打電池的電動勢具有關(guān)聯(lián)性,這樣我們可以設(shè)計出一種儀表,來指示溶液的pH。

那么還有一個小問題?表示溶液酸堿性的指標,下面那種書寫是正確的呢?
A:PH
B:ph
C:Ph
D:pH

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