PH值

pH试纸 pH试纸

PH值(即:氢离子浓度指数,hydrogen ion concentration)是衡量水体酸碱度的一个值,亦称氢离子浓度指数、酸碱值,是溶液中氢离子活度的一种标度,也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。pH值在医学、化学、农业上都有广泛的用途。PH值是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比。它的数值俗称“pH(发音:/pi'et∫/,/pi:'eit∫/)值”。表示溶液酸性或碱性程度的数值,即所含氢离子浓度的常用对数的负值。

编辑摘要
  • 婕~ 衣物的pH值过高或过低,都会破坏皮肤表面的酸碱度平衡,从而引起皮肤过敏或诱发感染。

目录

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1 简介
2 测量方法
  1. 2.1 使用pH指示剂
  2. 2.2 使用pH试纸
  3. 2.3 使用pH计
3 计算方法
4 溶液pH值
5 应用范围
6 pOH
7 常见的pH值
8 相关研究
9 超标事件

PH值 - 简介

pH试纸pH值试纸

pH值,亦称氢离子浓度指数、酸碱值,是溶液中氢离子活度的一种标度,也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。[1] 这个概念在1909年由丹麦生物化学家Søren Peter Lauritz Sørensen首次提出。p代表德语Potenz,意思是力量或浓度,H(hydrogen ion)代表氢离子(H+)。有时候pH也被写为拉丁文形式的pondus hydrogenii。如果某溶液所含氢离子的浓度为每升0.00001摩尔(mol/L),它的氢离子浓度指数就是5,计算方法为-lg[浓度值]。与其相反,如果某溶液的氢离子浓度指数为5,他的氢离子浓度为0.00001摩尔每升(mol/L),计算方法为10^(-浓度指数)。  

通常情况下(25℃、298K左右),pH值越趋向于0表示溶液酸性越强,越趋向于14表示溶液碱性越强,当pH<7的时候,溶液呈酸性,当pH>7的时候,溶液呈碱性,当pH=7的时候,溶液为中性。pH值允许小于0,如盐酸(10 mol/L)的pH为−。由于实际中的溶液不是理想溶液,所以仅仅用H+浓度是不可以准确测量的,因此也无法准确计算得到溶液的pH。故而应当采用H+活度,即pH=-lg aH+=-lgγ·cH+。这样从理论上讲只要知道氢离子的活度aH+就可以得到溶液的准确pH。[2]

在常温下(25℃时),pH>7为碱性pH<7为酸性。

积常数




为了便于理解和说明pH,首先阐述一下水的电离和水的离子积常数。 
水的电离:水是一种极弱的电解质,可以发生微弱的电离,其电离方程式为:H2O+H2O≒H3O+ + OH-,简写为H2O≒H+ + OH-,是一个吸热过程。水的电离受温度影响,加酸加碱都能抑制水的电离。水的电离是水分子与水分子之间的相互作用而引起的,因此极难发生。实验测得,25℃时1L纯水中只有1×10^(-7)mol的水分子发生电离。由水分子电离出的H+和OH-数目在任何情况下总相等。25℃时,纯水中[H+]=[OH-]=1×10^(-7)mol/L.
 
水的离子积常数:[H+]·[OH-]=K(W),其中K(W)称作水的离子积常数,简称水的离子积;[H+]和[OH-]是分别是指整个溶液中氢离子和氢氧根离子的总物质的量浓度.K(W)只随温度变化而变化,是温度常数.如25℃,[H+]=[OH-]=1×10^(-7)mol/L,K(W)=1×10^(-14);100℃时,[H+]=[OH-]=1×10^(-6)mol/L,K(W)=1×10^(-12).

PH值 - 测量方法

PH值pH值

有很多方法来测量溶液的pH值:

使用pH指示剂

在待测溶液中加入pH指示剂,不同的指示剂根据不同的pH值会变化颜色,根据指示剂的研究结果就可以确定pH值的范围。滴定时,可以作精确的pH标准。

使用pH试纸

pH试纸有广泛试纸和精密试纸,用玻棒沾一点待测溶液到试纸上,然后根据试纸的颜色变化并对照比色卡也可以得到溶液的pH值。 但pH试纸不能够显示出油份的pH值,由于pH试纸以氢离子制成和以氢离子来量度待测溶液的pH值,但油中没含有氢离子,因此pH试纸不能够显示出油份的pH值。

使用pH计

pH计是一种测量溶液pH值的仪器,它通过pH选择电极(如玻璃电极)来测量出溶液的pH值。pH计可以精确到小数点后三位。

PH值 - 计算方法

ph值的计算公式ph值的计算公式

在pH的计算中,[H+]指的是溶液中氢离子的物质的量浓度(有时也被写为[H3O+ ],水合氢离子的物质的量浓度),单位为mol/L(摩尔/升),在稀溶液中,氢离子活度约等于氢离子的浓度,可以用氢离子浓度来进行近似计算。

PH值 - 溶液pH值

溶液酸性、中性或碱性的判断依据是:[H+ ]和[OH- ]的浓度的相对大小.在任意温度时溶液[H+ ]>[OH- ]时呈酸性,[H+ ]=[OH- ]时呈中性,[H+ ]<[OH- ]时呈碱性.但当溶液中[H+ ]、[OH- ]较小时,直接用[H+ ]、[OH- ]的大小关系表示溶液酸碱性强弱就显得很不方便。
为了免于用氢离子浓度负冥指数进行计算的繁琐,丹麦生物化学家泽伦森(Soernsen)在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替,并定义为"pH值"。数学上定义pH值为氢离子浓度的常用对数负值,即:pH=-lg[H+ ].在标准温度(25℃)和压力下,pH=7的水溶液(如:纯水)为中性,这是因为水在标准温度和压力下自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积(水的离子积常数)始终是1×10^(-14),且两种离子的浓度都是1×10^(-7)mol/L。pH值小说明H+ 的浓度大于OH- 的浓度,故溶液酸性强,而pH值增大则说明H+ 的浓度小于OH- 的浓度,故溶液碱性强。所以pH值愈小,溶液的酸性愈强;pH愈大,溶液的碱性也就愈强。
通常pH值是一个介于0和14之间的数,当pH7的时候,溶液呈碱性,当pH=7的时候,溶液呈中性.但在非水溶液或非标准温度和压力的条件下,pH=7可能并不代表溶液呈中性,这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K(100℃)的温度下,pH=6为中性溶液。[3]

PH值 - 应用范围

由pH值的定义可知,pH值是衡量溶液酸碱性的尺度,在很多方面需要控制溶液的酸碱,这些地方都需要知道溶液的pH值:

医学上:人体血液的pH值通常在7.35-7.45之间,如果发生波动,一般可以判断是病理现象。唾液的pH值也被用于判断病情。如夏季蚊虫叮咬会分泌出甲酸(蚁酸),人感到痒,是因为此时pH低于7显酸性可采用肥皂水、牙膏来增加pH值可以使人减轻痛痒感。 

化学和化工上:很多化学反应需要在特定的pH值下进行,否则得不到所期望的产物。

农业上:很多植物有喜酸性土壤或碱性土壤的习性,如茶的种植。控制土壤的pH值可以使种植的植物生长得更好。

PH值 - pOH

pOH(氢氧根离子浓度指数)是和pH相对应的表示溶液中氢氧根离子活度的概念。它指的是溶液的碱度,以溶液中OH-(氢氧根离子)浓度来表示 ,与pH所表示的溶液酸度相对应,pOH等于氢氧根离子的浓度的负常用对数,即:pOH=-lg[OH- ]。  

根据POH值可以计算出溶液中氢氧根离子的浓度。25摄氏度的水溶液中,pOH与pH值关系为pH+pOH=14.0 。所以,pH =14.0-pOH 。在计算碱性溶液的pH时必须先计算出溶液的pOH,再根据pH =14.0-pOH计算出溶液的pH值。

PH值 - 常见的pH值

水的pH值
一些常见物质的pH值一些常见物质的pH值

pH值是水溶液最重要的理化参数之一。凡涉及水溶液的自然现象、化学变化以及生产过程都与pH值有关,因此,在工业、农业、医学、环保和科研领域都需要测量pH值。

水的pH值是表示水中氢离子活度的负对数值,表示为:pH=-lgaH+。

pH值有时也称氢离子指数,由于氢离子活度的数值往往很小,在应用上很不方便,所以就用pH值这一概念来作为水溶液酸性、碱性的判断指标。而且,氢离子活度的负对数值能够表示出酸性、碱性的变化幅度的数量级的大小,这样应用起来就十分方便,并由此得到:
(1)中性水溶液,pH=-lgaH+=-lg10-7=7;
(2)酸性水溶液,Ph<7,pH值越小,表示酸性越强;
(3)碱性水溶液,Ph>7,pH值越大,表示碱性越强。

人体的pH值

医学研究表明,人类的内环境的酸碱度应该是在7.35到7.45之间,而PH值是以7为酸碱分界线,也就是说,体液应该呈现弱碱性才能保持正常的生理功能和物质代谢。人体的体液偏酸的话,细胞的作用就会变弱,它的新陈代谢就会减慢,这时候对一些的脏器功能来说就会造成一定的影响。研究数据表明:当人的体液PH低于中性7时就会产生重大疾病;下降到6.9时就会变成植物人;如果只有6.8到6.7时人就会死亡。

人体血液的正常PH范围在7.35-7.45,唾液的正常PH范围为6.8-7.5,尿液的正常PH范围为6.5-7.8,组织液PH值7.0-7.5,细胞液的PH值7.20-7.45 ,精液PH值7.8-9.2,宫颈PH值7.5-8.8。体液酸碱水平同每日的测量时间也有关系。[4]

PH值 - 相关研究

中科院南京土壤研究所深入研究了青藏高原碱性湖底沉积物细菌群落的空间分布及其驱动机制。2012年在《环境微生物学》杂志上发表文章表示,研究首次证明了pH是驱动碱性湖泊沉积物细菌生物地理分布的关键因子。[5]

PH值 - 超标事件

2011年12月6日,北京、天津、上海、重庆、香港、澳门等21个城市消协联合发布运动服比较试验结果,诺诗兰、CONVERSE(匡威)、Colunbia、LOTTO(乐途)4个品牌的运动服样品的ph指标未能达标。PH值是纺织品的安全性指标,标准要求PH值为4.0至9.0,若超标容易引起皮肤瘙痒等炎症。比较试验中,“诺诗兰”西弗尼亚女式三穿冲锋衣、“匡威”连帽拉链衫,实测面料PH值均为9.4。[6]

2012年3月31日,台湾地区自在生物科技股份有限公司生产的因特力净酵素牙膏、儿童酵素牙膏、酵素漱口水,德国的乐固特强化牙膏、抗敏牙膏,均PH值超标。PH值代表牙膏的酸碱性,过高或过低,都会对牙齿及口腔黏膜产生损伤。[7]

2012年3月,顺峰药业被查出存在环境违法情况,公司外排废水中pH值、COD均长期超标。[8]

2012年5月22日,多家媒体报道,抽检显示广州1/4睡衣内衣pH值不达标。此次抽查的睡衣内衣检出的pH值全部偏碱性,检测出pH值最高达9.1,pH值是纺织品安全性能中较重要的指标,pH值过高或过低,都会破坏皮肤表面的酸碱度平衡,从而引起皮肤过敏或诱发感染,使皮肤易受到其他病菌的侵害。[9]

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参考资料:
[1] ^ 引用日期:2014-01-28
[2] ^ 引用日期:2014-01-28
[3] ^ 引用日期:2012-05-22
[4] ^ 引用日期:2011-12-08
[5] ^ 引用日期:2012-09-04
[6] ^ 引用日期:2011-12-08
[7] ^ 引用日期:2012-04-01
[8] ^ 引用日期:2012-04-01
[9] ^ 引用日期:2012-05-22
扩展阅读:
1高中化学 2
2健康生活网
3市场导报:破解伪命题:奢侈品=高品质 2012-03-31

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  • 正式名称:

    pH 值

  • 应用学科:

    化学-分析化学

  • 英文名称:

    pH value

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  1. 创建者: qiaodan2
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