Relazione tra idrogeno e pH
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Il pH è un parametro importante che viene misurato nel determinare la qualità dell'acqua. Indica se una fonte d'acqua è di buona qualità da utilizzare per bere e altre esigenze di stiva in casa. Inoltre, il mantenimento del pH appropriato è fondamentale anche per alcune reazioni chimiche. Il pH di un sistema dipende dalla concentrazione di ioni idrogeno presenti in quel sistema. La concentrazione di ioni idrogeno in una soluzione è la quantità di ioni idrogeno (nelle unità di mol) presenti in un litro di soluzione. Il pH è il valore logaritmico dell'inverso della concentrazione di ioni idrogeno. Questa è la relazione tra ioni idrogeno e pH.
Aree chiave coperte
1. Cosa sono gli ioni di idrogeno
- Definizione, Proprietà
2. Cos'è il pH
- Definizione, proprietà, scala e misure
3. Qual è la relazione tra idrogeno e pH
- Spiegazione con esempi
Termini chiave: acidità, alcalinità, basicità, ioni idrogeno, ione idronio, pH, protone
Cosa sono gli ioni di idrogeno
Gli ioni idrogeno sono le forme ioniche dell'elemento idrogeno; questo è dato dal simbolo H+. Si forma uno ione quando gli elettroni vengono rimossi o aggiunti ad un atomo. Quando gli elettroni vengono rimossi da un atomo, diventa un catione. Quando gli elettroni vengono aggiunti a un atomo, diventa un anione. L'idrogeno ha un solo elettrone nei suoi atomi neutri nella fase gassosa. L'isotopo più stabile dell'idrogeno contiene un protone nel suo nucleo. Pertanto, la carica positiva del nucleo (dovuta alla presenza di protone) viene neutralizzata dall'unico elettrone che ha. Ma quando questo elettrone viene rimosso dall'atomo di idrogeno, è presente solo il protone caricato positivamente. Pertanto, l'idrogeno diventa uno ione idrogeno. Quindi, lo ione idrogeno è solo un protone.
In soluzioni acquose, questo ione idrogeno o protone è in combinazione con H2O (acqua) molecole. Quindi si chiama a ione idronio. Il simbolo per lo ione idronio è H3O+. Questo simbolo è stato creato da H+-H2O combinazione.
Figura 1: La struttura chimica dello ione Hydronium
L'acidità di un composto è determinata dalla sua capacità di rilasciare ioni idrogeno (o protoni). Pertanto, gli acidi forti sono composti che possono completamente ionizzare e rilasciare tutti gli ioni di idrogeno che hanno. Gli acidi deboli sono composti che possono parzialmente dissociarsi nei suoi ioni e rilasciare alcuni degli ioni idrogeno. La quantità di ioni di idrogeno presenti in un sistema può essere determinata osservando il pH di quel sistema. Le titolazioni acido-base si basano principalmente sugli ioni idrogeno presenti in un sistema. Una base può essere usata per determinare il numero di ioni idrogeno presenti in una soluzione acquosa di un acido.
Inoltre, gli ioni idrogeno possono anche esistere anioni. Poiché l'atomo di idrogeno ha un elettrone spaiato nell'orbitale 1s, può ottenere un altro elettrone sull'orbitale s per completare l'orbitale e ottenere la configurazione elettronica dell'elio (He). Quindi è indicato come H-. Questo accade perché l'atomo di idrogeno è composto da un protone e non vi è altra carica positiva nell'atomo per neutralizzare l'elettrone in entrata.
Generalmente, l'idrogeno tende a formare lo ione positivo poiché ha una minore elettronegatività rispetto alla maggior parte degli altri elementi. Ma quando è legato ad elementi come i metalli con un'elettronegatività molto bassa dell'idrogeno, tende a formare anioni invece di cationi.
Cos'è il pH
Il pH è il valore logaritmico dell'inverso della concentrazione di ioni idrogeno (più precisamente l'attività degli ioni idrogeno). Il pH è in realtà una scala utilizzata per determinare l'acidità o basicità (alcalinità) di un sistema. Il valore logaritmico è perché la concentrazione di ioni idrogeno in una soluzione ha una quantità molto bassa. Ad esempio, la concentrazione di ioni idrogeno di acqua pura a 25oC è circa 10-7 mol / L. Pertanto, la concentrazione di ioni idrogeno viene considerata al posto dell'attività e il valore logaritmico viene utilizzato per facilitare l'identificazione e il confronto di tali concentrazioni. Quando si calcola il pH, le unità di concentrazione di ioni idrogeno devono essere prese in mol / L.
La scala del pH varia da 1 a 14. pH 7 è considerato il pH neutro di un sistema. Gli acidi hanno valori di pH inferiori a 7 e le basi hanno un pH superiore a pH 7. Gli acidi forti mostrano valori di pH da 1 a 3, mentre gli acidi deboli mostrano valori di pH da 4 a 6. Se un sistema ha un valore di pH vicino a 14, viene considerato come fortemente di base.
Figura 2: scala del pH
Il pH può essere misurato usando vari metodi. Le carte di tornasole possono essere utilizzate per determinare se una soluzione è acida o basica. Le carte pH possono essere utilizzate per determinare il valore pH come un numero intero. Possono essere utilizzati anche i metodi di titolazione.
Relazione tra idrogeno e pH
Esiste una relazione diretta tra gli ioni idrogeno e il pH. Il pH di una soluzione dipende dalla concentrazione di ioni idrogeno in quella soluzione. Il valore di pH è il valore logaritmico dell'inverso dell'attività degli ioni idrogeno. Poiché la concentrazione degli ioni idrogeno è spesso molto bassa, l'attività degli ioni è considerata uguale alla concentrazione di ioni idrogeno. Quindi, il pH è il logaritmo dell'inverso della concentrazione di ioni idrogeno.
pH = -log10[unH+]
Dove a è l'attività.
pH = -log10[H+(Aq)]
Pertanto, esiste una relazione diretta tra il pH e la concentrazione di ioni idrogeno in una soluzione.
Conclusione
Il pH di una soluzione dipende principalmente dalla concentrazione di ioni idrogeno in quella soluzione. La concentrazione di ioni idrogeno varierà in base alle specie chimiche presenti in quella soluzione e ai cambiamenti nella temperatura di tale soluzione.
Riferimenti:
1. "ione idrogeno". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N. Web. Disponibile qui. 26 luglio 2017.
2. "Che cos'è il pH." .N.p., N.d. Web. Disponibile qui. 26 luglio 2017.
Cortesia dell'immagine:
1. "Hydronium-3D-balls" di Benjah-bmm27 - Opera privata, dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
