Literele pH stau pe jumătate sub apă într-un pahar Berzelius, iar soluția de deasupra lor își schimbă culoarea ca un indicator universal, de la roșu prin galben și verde la albastru și violet. Din biuretă cade o picătură, pe suprafață se întinde un cerc, de pe fund urcă bule, agitatorul se rotește, bulbul electrodului de sticlă se aprinde. Aparatul din colț arată un număr, iar marcajul de pe banda indicatoare de jos ajunge la aceeași căsuță.
Fișa unității
chimie și laborator fișa 1/1 · rev. 2026-09Potențial de hidrogen pH
Mărime din afara SI · mărime: aciditatea unei soluții, logaritmul adimensional al activității ionilor de hidrogen
O scală logaritmică ce nu are unitate
În 1909, chimistul danez Søren Sørensen studia în laboratorul fabricii de bere Carlsberg cum depind enzimele de aciditatea mustului și nota zilnic concentrații precum 0,000 000 1 moli pe litru. Obosit să numere zerouri, a propus să se scrie în locul numărului doar exponentul fără semnul minus, astfel încât o zecimilionime a devenit un simplu șapte, și de atunci aciditatea se măsoară printr-un număr în spatele căruia nu stă nicio unitate.
O asemenea notație e comodă, dar înșelătoare: un pas de o unitate înseamnă o schimbare de zece ori, de aceea o soluție cu pH 3 nu e cu o treime mai acidă decât una cu pH 5, ci de o sută de ori, iar două valori de pH nu pot fi nici adunate, nici mediate. Amestecând volume egale de soluții cu pH 2 și pH 4 nu se obține 3, ci 2,30, pentru că se adună concentrațiile însele, iar logaritmul se ia abia din sumă.
Fișa arată cum se comportă pH-ul la o titrare, de ce șapte e neutru doar la douăzeci și cinci de grade și de ce mărimea pe care o măsoară orice acvarist nu poate fi încă măsurată riguros fără o convenție privind ce se consideră activitatea unui singur ion.
Se scrie cu p mic și H mare, mereu în această ordine și fără spațiu: pH, nu PH și nici Ph, pentru că litera mică desemnează o operație, iar cea mare un element chimic. Numărul se pune după simbol, ca la temperatura în grade: pH 7,40, iar după el nu se scrie nicio unitate.
pH-ul nu e nici concentrația unui acid, nici tăria lui: oțetul și acidul clorhidric de aceeași concentrație dau pH 2,9 și 1,0, iar un tampon poate conține mult acid și totuși să arate un număr aproape neutru. Nu trebuie confundat nici cu pKa, care aparține acidului însuși și nu depinde de cât s-a turnat din el, în timp ce pH-ul aparține soluției.
01 · Definiție
logaritm · activitate · punct neutruPotențialul de hidrogen pH este logaritmul zecimal cu semn schimbat al activității ionilor de hidrogen într-o soluție. Activitatea e adimensională pentru că se raportează la o concentrație standard de un mol pe litru, și de aceea e adimensional și logaritmul însuși: pH-ul nu se măsoară în nicio unitate, se exprimă doar printr-un număr.
În soluțiile diluate activitatea aproape coincide cu concentrația și atunci pH-ul se poate calcula direct din moli pe litru, pe când în soluțiile concentrate și în apa de mare ionii se stânjenesc reciproc, iar diferența dintre concentrație și activitate ajunge la zecimi de unitate. Apa însăși se disociază puțin în ioni de hidrogen și hidroxid, produsul activităților lor la 25 °C este 10⁻¹⁴, iar neutră se numește soluția în care sunt la fel de mulți din ambii, adică pH 7.
Produsul ionic al apei crește repede cu temperatura, de aceea punctul neutru coboară la fierbere la 6,13 și urcă la zero grade la 7,47; o soluție cu pH 7 e la 50 °C deja slab bazică, deși numărul a rămas același.
Două picături care recolorează paharul
În stânga, din biuretă picură titrant într-un pahar cu 25 de mililitri de soluție; lichidul e colorat de indicatorul universal după pH-ul său de moment, iar aparatul din colț arată numărul. În dreapta crește curba de titrare: porțiunea parcursă e desenată cu linie groasă în culoarea indicatorului, restul cu o linie punctată subțire și gri; punctata orizontală e punctul neutru pH 7, iar cea verticală e punctul de echivalență, unde s-a adăugat exact atâta titrant cât îi trebuie întregului acid sau întregii baze.
Amestecați pH 2 și pH 4 — nu iese trei
Un litru de soluție cu pH 2 conține o sutime de mol de ioni de hidrogen, iar un litru cu pH 4 — o zecemiime, deci după amestecare în doi litri vor fi 0,0101 moli, adică 0,00505 pe litru, iar asta înseamnă pH 2,30. Soluția acidă determină aproape în întregime rezultatul, cea mai puțin acidă adaugă doar diluție, și de aceea pH-ul mediu al mai multor probe, trecut într-un raport ca medie simplă, spune întotdeauna un neadevăr despre cea mai acidă dintre ele.
02 · Conversie
concentrații · substanțe · temperaturăDe la numărul de pe aparat la moli pe litru
Introduceți pH-ul, concentrația ionilor de hidrogen sau de hidroxid ori pOH-ul, iar fișa va recalcula tot restul, va compara soluția cu substanțe cunoscute și va arăta unde se află punctul neutru la o altă temperatură. În toate filele soluția e aceeași; se schimbă doar lucrul cu care e comparată.
Regulă de reținut: fiecare unitate de pH e o schimbare de zece ori a concentrației, fiecare 0,3 unități — o dublare.
Conversia consideră activitatea egală cu concentrația, ceea ce e adevărat doar pentru soluțiile diluate; în apa de mare, în sânge și în acizii tari corecția pentru coeficientul de activitate mută rezultatul cu una-două zecimi. Valorile pH ale substanțelor sunt tipice, nu normative: la sucul de lămâie, cafea și ploaie variația de la o probă la alta ajunge la jumătate de unitate.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Instrumente de măsură
hârtie · sticlă · platină · tampoaneCu ce se prinde ionul de hidrogen
Un curcubeu pe bandă
Indicatorul universal e un amestec de mai mulți coloranți, fiecare schimbându-și culoarea în propriul interval îngust, astfel încât împreună colorează toată scala de la roșu la violet. Banda se scufundă în soluție, soluția urcă prin hârtie, iar culoarea se compară cu ochiul liber cu scala tipărită; precizia e de circa o unitate, dar răspunsul e gata într-o secundă și nu cere niciun aparat.
Sticla care simte acidul
Un bulb subțire dintr-o sticlă specială se umflă la suprafață, iar ionii de hidrogen se schimbă cu stratul său hidratat, astfel încât între soluția interioară și cea exterioară apare o diferență de potențial. La 25 °C ea variază cu 59,16 milivolți pe fiecare unitate de pH, iar la încălzire panta crește, de aceea un pH-metru serios măsoară întotdeauna și temperatura.
Zeroul întregii electrochimii
O lamă de platină acoperită cu negru de platină spongios e scăldată în hidrogen la o presiune de un bar, iar pe ea se stabilește un echilibru între gaz și ionii de hidrogen din soluție. Un asemenea electrod e incomod și capricios, dar potențialul lui urmează fără intermediari chiar formula de definiție, și tocmai cu el se atestă tampoanele primare după care se etalonează toți electrozii de sticlă din lume.
Trei pahare înaintea fiecărei măsurări
Electrodul de sticlă îmbătrânește, iar zeroul și panta lui se deplasează, de aceea înainte de lucru aparatul se verifică cu tampoane de pH cunoscut, de obicei 4,01, 7,00 și 10,01 la 25 °C, și după ele se trasează din nou dreapta. Un aparat fără o asemenea etalonare arată un număr cu două zecimale, dar a doua e cinstită doar până când electrodul e mutat într-o soluție necunoscută.
05 · Reguli de scriere
simbol înaintea numărului · fără unitate · cu temperaturăNumărul după simbol, nicio unitate
Simbolul pH se pune înaintea numărului, ca numele unei scale, nu după el ca o unitate, iar lângă o valoare precisă se indică temperatura la care a fost obținută.
Primul rând din dreapta pune simbolul după număr, ca și cum pH-ul ar fi o unitate, al doilea scrie un P mare, care în chimie nu înseamnă nimic, iar al treilea îi atribuie exponentului moli pe litru, deși molii trăiesc doar în concentrație. Al patrulea transformă logaritmul în procente, astfel că o scădere de 0,3 pare modestă, deși ionii de hidrogen s-au înjumătățit, al cincilea adaugă „unități” inexistente, iar al șaselea mediază logaritmi acolo unde trebuie mediate concentrațiile.
06 · Unități vecine
concentrație · logaritm · cantitateSub logaritmul pH-ului stă o concentrație în moli pe litru, logaritmul însuși îl face rudă cu decibelul, care la fel comprimă zeci de ordine într-o scală scurtă, iar molul rămâne singura unitate SI prin care pH-ul e legat de sistem.
Chiar concentrația din care se ia logaritmul și în care se socotește cât acid s-a turnat.
Tot un logaritm adimensional, doar că al unui raport de puteri și cu factorul zece.
Cantitate de substanță, prin care pH-ul e legat de Sistemul Internațional de Unități.
07 · Secțiune istorică
arhivă · de la fabrica de bere la IUPACCum au devenit zerourile o scală
{title}
{text}
Patru trepte care nu încap pe o foaie
Înălțimea coloanei e concentrația ionilor de hidrogen la scară obișnuită, nelogaritmică, pentru pH 1, 2, 3 și 4. Fiecare coloană următoare e de zece ori mai joasă decât cea dinainte, iar a patra abia se mai vede; rama le parcurge pe rând.
Sørensen n-a ales logaritmul pentru frumusețe, ci pentru că altfel mărimile cu care lucra n-ar fi încăput pe nicio hârtie: cele șapte trepte de la pH 1 la pH 7 ar întinde o scală liniară de zece milioane de ori.
O mărime care nu se poate măsura fără o convenție
Definiția vorbește despre activitatea unui singur ion de hidrogen, dar termodinamica știe să măsoare doar produse de activități ale ionilor de semn opus, pentru că o soluție e mereu neutră electric și un ion izolat nu poate fi scos din ea. Strict după definiție, deci, niciun aparat nu măsoară pH-ul; accesibilă e doar o mărime în care, împreună cu hidrogenul, intră ionul clorură.
Golul e închis printr-o convenție: după convenția Bates–Guggenheim, coeficientul de activitate al ionului clorură se calculează printr-o formulă simplă din teoria soluțiilor, iar apoi celula Harned, cu electrod de hidrogen și electrod de argint-clorură de argint, fără joncțiune lichidă, dă valorile primare de pH pentru câteva tampoane de referință. Toate celelalte măsurări de pe Pământ se sprijină pe aceste tampoane printr-un lanț de etalonări.
Așadar, în fiecare număr de pH, pe lângă măsurarea însăși, stă și o convenție, iar două laboratoare cad de acord la sutimi de unitate nu pentru că au măsurat aceeași natură, ci pentru că au adoptat aceeași convenție și s-au etalonat după aceleași tampoane.