pH vs happamuus
Happamuus ja pH ovat kaksi läheisesti liittyvää termiä kemiassa. pH on yleisin laboratorioissa käytetty termi. Se liittyy happamuuden ja emäksisyysmittauksiin.
Happamuus
Eri tutkijat määrittelevät hapot useilla tavoilla. Arrhenius määrittelee hapon aineeksi, joka luovuttaa H3O+ ioneja liuoksessa. Bronsted-Lowry määrittelee emäksen aineeksi, joka pystyy vastaanottamaan protonin. Lewis-hapon määritelmä on paljon yleisempi kuin kaksi yllä olevaa. Sen mukaan mikä tahansa elektroniparin luovuttaja on emäs. Arrheniuksen tai Bronsted-Lowryn määritelmän mukaan yhdisteellä tulee olla vety ja kyky luovuttaa se protonina ollakseen happoa. Mutta Lewisin mukaan voi olla molekyylejä, joissa ei ole vetyä, mutta jotka voivat toimia happoina. Esimerkiksi BCl3 on Lewisin happo, koska se voi hyväksyä elektroniparin. Alkoholi voi olla Bronsted-Lowryn happo, koska se voi luovuttaa protonin; Lewisin mukaan se on kuitenkin tukikohta. Huolimatta yllä olevista määritelmistä tunnistamme normaalisti hapon protonin luovuttajaksi. Hapoilla on hapan maku. Limettimehu, etikka ovat kaksi happoa, joita törmäämme kodeissamme. Ne reagoivat emästen kanssa tuottaen vettä ja metallien kanssa muodostaen H2; lisää siten metallin korroosion nopeutta. Happamuus on hapon tila. Tämä liittyy hapon asteeseen (vahva tai heikko happo).
pH
pH on asteikko, jota voidaan käyttää liuoksen happamuuden tai emäksisyyden mittaamiseen. Asteikolla on numerot 1-14. pH 7 on neutraali arvo. Puhtaan veden sanotaan olevan pH 7. pH-asteikolla on edustettuna 1-6 happoa. Hapot voidaan luokitella kahteen osaan niiden kyvyn perusteella hajota ja tuottaa protoneja. Vahvat hapot, kuten HCl, HNO3 ionisoituvat täysin liuoksessa protoneiksi. Heikot hapot, kuten CH3COOH, dissosioituvat osittain ja antavat vähemmän protoneja. Hapon, jonka pH on 1, sanotaan olevan erittäin vahva, ja pH-arvon kasvaessa happamuus laskee. Joten yli 7 pH-arvot osoittavat emäksisyyttä. Kun emäksisyys kasvaa, pH-arvo nousee myös ja vahvojen emästen pH-arvo on 14.
pH-asteikko on logaritminen. Se voidaan kirjoittaa alla olevalla tavalla suhteessa H+-pitoisuuteen liuoksessa.
pH=-log [H+]
Perusratkaisussa ei ole yhtään H+s. Siksi tällaisessa tilanteessa -log [OH–] arvosta voidaan määrittää pOH.
Koska pH + pOH=14
Siksi emäksisen liuoksen pH-arvo voidaan myös laskea. Laboratorioissa on pH-mittareita ja pH-papereita, joilla mitataan pH-arvoja suoraan. pH-paperit antavat likimääräiset pH-arvot, kun taas pH-mittarit antavat tarkempia arvoja kuin pH-paperit.
Mitä eroa on happamuudella ja pH:lla?
• pH mittaa kokonaismäärän [H+] liuoksessa ja se on happamuuden kvantitatiivinen mittaus. Happamuus antaa laadullisen osoituksen liuoksessa olevien happojen määrästä.
• Kun pH-arvo nousee, happamuus laskee ja päinvastoin.
• pH mittaa myös emäksisyyttä, ei vain happamuutta.
