Slova pH stoje do pola pod vodom u laboratorijskoj čaši, a rastvor iznad njih menja boju kao univerzalni indikator, od crvene preko žute i zelene do plave i ljubičaste. Iz birete pada kap, po površini se širi krug, sa dna se dižu mehurići, mešalica se okreće, kugla staklene elektrode svetli. Instrument u uglu pokazuje broj, a oznaka na indikatorskoj traci dole stiže do istog polja.
List jedinice
hemija i laboratorija list 1/1 · izd. 2026-09pH vrednost pH
Veličina van SI · veličina: kiselost rastvora, bezdimenzionalni logaritam aktivnosti vodonikovih jona
Logaritamska skala koja nema jedinicu
Godine 1909. danski hemičar Søren Sørensen proučavao je u laboratoriji pivare Carlsberg kako enzimi zavise od kiselosti sladovine i svakog dana beležio koncentracije poput 0,000 000 1 mola po litru. Umoran od brojanja nula, predložio je da se umesto samog broja piše samo eksponent bez znaka minus, pa je jedan desetomilioniti postao obična sedmica, i od tada se kiselost meri brojem iza kojeg ne stoji nikakva jedinica.
Takav zapis je zgodan, ali podmukao: korak od jedne jedinice znači desetostruku promenu, zato rastvor sa pH 3 nije kiseliji od rastvora sa pH 5 za trećinu, već sto puta, a dve pH vrednosti ne mogu se ni sabrati ni uprosečiti. Mešanjem jednakih zapremina rastvora sa pH 2 i pH 4 ne dobija se 3, nego 2,30, jer se sabiraju same koncentracije, a logaritam se uzima tek od zbira.
List pokazuje kako se pH ponaša pri titraciji, zašto je sedmica neutralna samo na dvadeset pet stepeni i zašto se veličina koju meri svaki akvarista ni danas ne može strogo izmeriti bez dogovora o tome šta se smatra aktivnošću jednog jona.
Piše se malim p i velikim H, uvek ovim redom i bez razmaka: pH, a ne PH ni Ph, jer malo slovo označava operaciju, a veliko hemijski element. Broj se stavlja posle znaka, kao kod temperature u stepenima: pH 7,40, i iza njega se ne piše nikakva jedinica.
pH nije ni koncentracija kiseline ni njena jačina: sirće i hlorovodonična kiselina iste koncentracije daju pH 2,9 i 1,0, a pufer može sadržati mnogo kiseline i ipak pokazivati gotovo neutralan broj. Ne treba ga mešati ni sa pKa, koji pripada samoj kiselini i ne zavisi od toga koliko je sipano, dok pH pripada rastvoru.
01 · Definicija
logaritam · aktivnost · neutralna tačkapH vrednost je dekadni logaritam aktivnosti vodonikovih jona u rastvoru uzet sa suprotnim znakom. Aktivnost je bezdimenzionalna jer se računa u odnosu na standardnu koncentraciju od jednog mola po litru, pa je zato bezdimenzionalan i sam logaritam: pH se ne meri ni u kakvim jedinicama, već se samo izražava brojem.
U razblaženim rastvorima aktivnost se gotovo poklapa sa koncentracijom i tada se pH može računati pravo iz molova po litru, dok u koncentrovanim rastvorima i morskoj vodi joni ometaju jedni druge i razlika između koncentracije i aktivnosti dostiže desete delove jedinice. Voda se i sama malo razlaže na vodonikove i hidroksidne jone, proizvod njihovih aktivnosti na 25 °C iznosi 10⁻¹⁴, a neutralnim se naziva rastvor u kome ima podjednako i jednih i drugih, dakle pH 7.
Jonski proizvod vode brzo raste s temperaturom, zato se neutralna tačka pri ključanju spušta na 6,13, a na nula stepeni penje na 7,47; rastvor sa pH 7 na 50 °C već je slabo bazan, iako je broj ostao isti.
Dve kapi koje prebojavaju čašu
Levo iz birete kaplje titrant u čašu sa 25 mililitara rastvora; tečnost je obojena univerzalnim indikatorom prema svom trenutnom pH, a instrument u uglu pokazuje broj. Desno raste titraciona kriva: pređeni deo je nacrtan debelom linijom u boji indikatora, ostatak tankom sivom tačkastom linijom; vodoravna tačkasta linija je neutralna tačka pH 7, a vertikalna tačka ekvivalencije, gde je dodato tačno onoliko titranta koliko je potrebno za svu kiselinu ili bazu.
Pomešajte pH 2 i pH 4 — neće biti tri
U litru rastvora sa pH 2 ima stoti deo mola vodonikovih jona, a u litru sa pH 4 desetohiljaditi, pa će posle mešanja u dva litra biti 0,0101 mola, odnosno 0,00505 po litru, a to je pH 2,30. Kiseli rastvor gotovo potpuno određuje rezultat, manje kiseli dodaje samo razblaženje, i zato prosečni pH nekoliko uzoraka, upisan u izveštaj kao prost prosek, uvek govori neistinu o najkiselijem od njih.
02 · Pretvaranje
koncentracije · supstance · temperaturaOd broja na instrumentu do molova po litru
Unesite pH, koncentraciju vodonikovih ili hidroksidnih jona ili pOH, i list će preračunati sve ostalo, uporediti rastvor sa poznatim supstancama i pokazati gde je neutralna tačka na drugoj temperaturi. U svim karticama rastvor je isti; menja se samo ono sa čim se poredi.
Pravilo za pamćenje: svaka jedinica pH je desetostruka promena koncentracije, svakih 0,3 jedinice dvostruka.
Preračun uzima aktivnost jednaku koncentraciji, što važi samo za razblažene rastvore; u morskoj vodi, krvi i jakim kiselinama ispravka za koeficijent aktivnosti pomera odgovor za jednu ili dve desetine. Vrednosti pH supstanci su tipične, ne normativne: kod limunovog soka, kafe i kiše razlika od uzorka do uzorka dostiže pola jedinice.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Merni instrumenti
papir · staklo · platina · puferiČime se hvata vodonikov jon
Duga na traci
Univerzalni indikator je smeša nekoliko boja, od kojih svaka menja boju u svom uskom intervalu, pa zajedno boje celu skalu od crvene do ljubičaste. Traka se uroni u rastvor, rastvor se penje kroz papir, a boja se okom poredi sa odštampanom skalom; tačnost je oko jedne jedinice, ali odgovor je gotov za sekund i ne traži nikakav instrument.
Staklo koje oseća kiselinu
Tanka kugla od posebnog stakla bubri na površini, a vodonikovi joni se razmenjuju sa njenim hidratisanim slojem, pa između unutrašnjeg i spoljašnjeg rastvora nastaje razlika potencijala. Na 25 °C ona se menja za 59,16 milivolta po jedinici pH, a pri zagrevanju nagib raste, zato pristojan pH-metar uvek meri i temperaturu.
Nula cele elektrohemije
Platinska pločica prevučena sunđerastim platinskim crnilom ispira se vodonikom pod pritiskom od jednog bara, i na njoj se uspostavlja ravnoteža između gasa i vodonikovih jona u rastvoru. Takva elektroda je nezgodna i hirovita, ali njen potencijal bez posrednika sledi samu definicionu formulu, i upravo njome se atestiraju primarni puferi po kojima se kalibrišu sve staklene elektrode na svetu.
Tri čaše pre svakog merenja
Staklena elektroda stari, a njena nula i nagib klize, zato se instrument pre rada proverava puferima poznatog pH, obično 4,01, 7,00 i 10,01 na 25 °C, i po njima se iznova povlači prava. Instrument bez takve kalibracije pokazuje broj sa dve decimale, ali je druga poštena samo dok se elektroda ne prenese u nepoznat rastvor.
05 · Pravila pisanja
znak pre broja · bez jedinice · sa temperaturomBroj posle znaka, jedinice nema
Znak pH stavlja se ispred broja, kao naziv skale, a ne iza njega kao jedinica, a pored tačne vrednosti navodi se temperatura na kojoj je dobijena.
Prvi red desno stavlja znak iza broja, kao da je pH jedinica, drugi piše veliko P, koje u hemiji ništa ne znači, a treći pripisuje eksponentu molove po litru, iako molovi žive samo u koncentraciji. Četvrti pretvara logaritam u procente, pa pad od 0,3 izgleda skromno, iako je vodonikovih jona upola manje, peti dodaje nepostojeće „jedinice“, a šesti uprosečava logaritme tamo gde treba uprosečiti koncentracije.
06 · Susedne jedinice
koncentracija · logaritam · količinaPod logaritmom pH leži koncentracija u molovima po litru, sam logaritam čini ga srodnikom decibela, koji isto tako sabija desetine redova veličine u kratku skalu, a mol ostaje jedina jedinica SI preko koje je pH uopšte povezan sa sistemom.
Upravo ona koncentracija od koje se uzima logaritam i u kojoj se računa koliko je kiseline sipano.
Takođe bezdimenzionalni logaritam, samo odnosa snaga i sa množiteljem deset.
Količina supstance preko koje je pH povezan sa Međunarodnim sistemom jedinica.
07 · Istorijski deo
arhiva · od pivare do IUPACKako su nule postale skala
{title}
{text}
Četiri stepenika koja ne staju na jedan list
Visina stupca je koncentracija vodonikovih jona u običnoj, nelogaritamskoj razmeri, za pH 1, 2, 3 i 4. Svaki sledeći stubac je deset puta niži od prethodnog, a četvrti se već jedva vidi; okvir ih redom obilazi.
Sørensen nije izabrao logaritam zbog lepote, nego zato što inače veličine sa kojima je radio ne bi stale ni na jedan papir: sedam stepenika od pH 1 do pH 7 razvuklo bi linearnu skalu deset miliona puta.
Veličina koja se ne može izmeriti bez dogovora
Definicija govori o aktivnosti jednog vodonikovog jona, ali termodinamika ume da meri samo proizvode aktivnosti jona suprotnog naelektrisanja, jer je rastvor uvek električno neutralan i iz njega se ne može izvaditi pojedinačan jon. Strogo po definiciji, dakle, pH ne meri nijedan instrument; dostupna je samo veličina u koju zajedno sa vodonikom ulazi hloridni jon.
Jaz se zatvara dogovorom: po Bates–Guggenheimovoj konvenciji koeficijent aktivnosti hloridnog jona računa se jednostavnom formulom teorije rastvora, a zatim Harnedova ćelija sa vodoničnom i srebro-srebro hloridnom elektrodom bez tečnog spoja daje primarne pH vrednosti za nekoliko referentnih pufera. Sva ostala merenja na Zemlji oslanjaju se na te pufere preko lanca kalibracija.
U svakom pH broju tako, osim samog merenja, stoji i dogovor, a dve laboratorije se slažu na stote delove jedinice ne zato što su izmerile istu prirodu, već zato što su usvojile istu konvenciju i kalibrisale se po istim puferima.