Herufi pH zimesimama nusu zikiwa ndani ya maji kwenye bika, na myeyusho ulio juu yake hubadilika rangi kama kiashiria cha jumla, kutoka nyekundu kupitia njano na kijani hadi buluu na zambarau. Tone linadondoka kutoka kwenye bureti, duara linasambaa juu ya uso, viputo vinapanda kutoka chini, kikorogeo kinazunguka, gololi la elektrodi ya kioo linang'aa. Kifaa kilicho pembeni kinaonyesha namba, na alama kwenye ukanda wa kiashiria chini inateleza hadi kisanduku kilekile.
Ukurasa wa kipimo
kemia na maabara karatasi 1/1 · marekebisho 2026-09Kipimo cha pH pH
Kiasi nje ya SI · kiasi: asidi ya myeyusho, logariti isiyo na kipimo ya utendaji wa ioni za hidrojeni
Kipimo cha logariti kisicho na kizio
Mwaka 1909 mkemia wa Denmark Søren Sørensen alichunguza katika maabara ya kiwanda cha bia Carlsberg jinsi vimeng'enya vinavyotegemea asidi ya kimea, na kila siku aliandika viwango kama mol 0.000 000 1 kwa lita. Akichoka kuhesabu sifuri, alipendekeza kuandika badala ya namba yenyewe kipeo chake tu bila alama ya kutoa, hivyo sehemu moja ya milioni kumi ikawa saba ya kawaida, na tangu hapo asidi hupimwa kwa namba isiyo na kizio chochote nyuma yake.
Uandishi huu ni rahisi lakini unadanganya: hatua ya kizio kimoja ni mabadiliko ya mara kumi, kwa hiyo myeyusho wa pH 3 hauna asidi zaidi kwa theluthi kuliko wa pH 5, bali mara mia, na thamani mbili za pH haziwezi kujumlishwa wala kutafutiwa wastani. Ukichanganya ujazo sawa wa miyeyusho ya pH 2 na pH 4 hupati 3 bali 2.30, kwa sababu kinachojumlishwa ni viwango vyenyewe, na logariti huchukuliwa kutoka kwenye jumla.
Ukurasa huu unaonyesha jinsi pH inavyotenda wakati wa titrasheni, kwa nini saba ni neutrali katika nyuzi ishirini na tano tu, na kwa nini kiasi ambacho kila mfugaji wa samaki wa akwariamu hupima bado hakiwezi kupimwa kwa ukali bila makubaliano kuhusu kinachohesabiwa kuwa utendaji wa ioni moja.
Huandikwa kwa p ndogo na H kubwa, daima kwa mpangilio huu na bila nafasi: pH, si PH wala Ph, kwa sababu herufi ndogo inaashiria operesheni na kubwa inaashiria elementi ya kemikali. Namba huja baada ya alama, kama halijoto kwa nyuzi: pH 7.40, na hakuna kizio kinachoandikwa baada yake.
pH si kiwango cha asidi wala nguvu yake: siki na asidi hidrokloriki zenye kiwango sawa hutoa pH 2.9 na 1.0, na bafa inaweza kuwa na asidi nyingi na bado ikaonyesha namba iliyo karibu na neutrali. Usichanganye pia na pKa, ambayo ni sifa ya asidi yenyewe na haitegemei kiasi kilichomiminwa, wakati pH ni sifa ya myeyusho.
01 · Ufafanuzi
logariti · utendaji · nukta ya neutraliKipimo cha pH ni logariti ya desimali yenye alama hasi ya utendaji wa ioni za hidrojeni katika myeyusho. Utendaji hauna kipimo kwa sababu hupimwa ukilinganishwa na kiwango sanifu cha mol moja kwa lita, kwa hiyo logariti nayo haina kipimo: pH haipimwi kwa kizio chochote, huonyeshwa kwa namba tu.
Katika miyeyusho myepesi utendaji karibu unalingana na kiwango, na hapo pH inaweza kuhesabiwa moja kwa moja kutoka mol kwa lita, wakati katika miyeyusho mizito na maji ya bahari ioni huzuiana na tofauti kati ya kiwango na utendaji hufikia sehemu za kumi za kizio. Maji yenyewe hugawanyika kidogo kuwa ioni za hidrojeni na hidroksidi, zao la utendaji wao katika 25 °C ni 10⁻¹⁴, na myeyusho wenye viwili hivyo kwa usawa huitwa neutrali, yaani pH 7.
Zao la ioni la maji hukua haraka pamoja na halijoto, kwa hiyo nukta ya neutrali hushuka hadi 6.13 maji yanapochemka na hupanda hadi 7.47 katika nyuzi sifuri; myeyusho wa pH 7 katika 50 °C tayari ni besi kidogo, ingawa namba ni ileile.
Matone mawili yanayobadilisha rangi ya bika
Upande wa kushoto kitiaji kinadondoka kutoka bureti kwenye bika yenye mililita 25 za myeyusho; kimiminika kimetiwa rangi na kiashiria cha jumla kulingana na pH yake ya sasa, na kifaa kilicho pembeni kinaonyesha namba. Upande wa kulia mkunjo wa titrasheni unakua: sehemu iliyopitwa imechorwa kwa mstari mnene wa rangi ya kiashiria, iliyobaki kwa mstari mwembamba wa vitone wa kijivu; mstari wa vitone wa mlalo ni nukta ya neutrali pH 7, na wa wima ni nukta ya usawa, ambapo kitiaji kimeongezwa kiasi kinachotosha asidi au besi yote, si zaidi wala pungufu.
Changanya pH 2 na pH 4 — haitoi tatu
Lita moja ya myeyusho wa pH 2 ina sehemu moja ya mia ya mol ya ioni za hidrojeni, na lita moja ya pH 4 sehemu moja ya elfu kumi, kwa hiyo baada ya kuchanganya lita mbili zitakuwa na mol 0.0101, yaani 0.00505 kwa lita, na hiyo ni pH 2.30. Myeyusho wenye asidi huamua karibu tokeo lote, ule wenye asidi kidogo huongeza uyeyushaji tu, ndiyo maana wastani wa pH wa sampuli kadhaa, ukiandikwa kwenye ripoti kama wastani wa kawaida, daima husema uongo kuhusu sampuli yenye asidi zaidi.
02 · Kubadilisha
viwango · dutu · halijotoKutoka namba kwenye kifaa hadi mol kwa lita
Ingiza pH, kiwango cha ioni za hidrojeni au hidroksidi, au pOH, na ukurasa utahesabu vingine vyote, utalinganisha myeyusho na dutu zinazojulikana, na kuonyesha nukta ya neutrali iko wapi katika halijoto nyingine. Katika vichupo vyote myeyusho ni uleule; kinachobadilika ni kile unacholinganishwa nacho tu.
Kanuni ya kukumbuka: kila kizio cha pH ni mabadiliko ya kiwango mara kumi, kila vizio 0.3 mara mbili.
Ugeuzaji huu unachukulia utendaji kuwa sawa na kiwango, jambo lililo kweli kwa miyeyusho myepesi tu; katika maji ya bahari, damu na asidi kali, marekebisho ya kigawo cha utendaji husogeza jibu kwa sehemu moja au mbili za kumi. Thamani za pH za dutu ni za kawaida, si sanifu: kwa maji ya ndimu, kahawa na mvua tofauti kati ya sampuli hufikia nusu kizio.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Vifaa vya kupima
karatasi · kioo · platini · bafaIoni ya hidrojeni hunaswa kwa nini
Upinde wa mvua kwenye ukanda
Kiashiria cha jumla ni mchanganyiko wa rangi kadhaa, kila moja ikibadilika rangi katika masafa yake membamba, hivyo kwa pamoja zinapaka rangi kipimo chote kutoka nyekundu hadi zambarau. Ukanda hutumbukizwa kwenye myeyusho, myeyusho hupanda kwenye karatasi, na rangi hulinganishwa kwa macho na kipimo kilichochapishwa; usahihi ni karibu kizio kimoja, lakini jibu huwa tayari kwa sekunde moja na halihitaji kifaa chochote.
Kioo kinachohisi asidi
Gololi jembamba la kioo maalum huvimba kwenye uso wake, na ioni za hidrojeni hubadilishana na tabaka lake lenye maji, hivyo tofauti ya volteji huzuka kati ya myeyusho wa ndani na wa nje. Katika 25 °C hubadilika milivolti 59.16 kwa kila kizio cha pH, na kikipashwa joto mteremko huongezeka, ndiyo sababu mita nzuri ya pH daima hupima halijoto pia.
Sifuri ya elektrokemia yote
Bamba la platini lililopakwa platini nyeusi yenye vinyweleo huoshwa kwa hidrojeni kwenye shinikizo la bar moja, na juu yake hutokea msawazo kati ya gesi na ioni za hidrojeni katika myeyusho. Elektrodi kama hii ni ngumu kutumia na ina madoido, lakini volteji yake hufuata fomula ya ufafanuzi yenyewe bila mpatanishi, na bafa za msingi zinazotumika kusawazisha elektrodi zote za kioo duniani huthibitishwa kwa hiyo hasa.
Bika tatu kabla ya kila kipimo
Elektrodi ya kioo huzeeka, na sifuri na mteremko wake huhama, kwa hiyo kabla ya kazi kifaa hukaguliwa kwa bafa zenye pH inayojulikana, kwa kawaida 4.01, 7.00 na 10.01 katika 25 °C, na mstari ulionyooka huchorwa upya kwa kuzitumia. Kifaa kisichosawazishwa hivyo huonyesha namba yenye nafasi mbili za desimali, lakini nafasi ya pili ni ya kweli hadi elektrodi inapohamishiwa kwenye myeyusho usiojulikana tu.
05 · Kanuni za kuandika
alama kabla ya namba · bila kizio · pamoja na halijotoNamba baada ya alama, hakuna kizio
Alama pH huwekwa kabla ya namba, kama jina la kipimo, si baada yake kama kizio, na kando ya thamani sahihi huandikwa halijoto ambayo thamani hiyo ilipatikana.
Mstari wa kwanza upande wa kulia unaweka alama baada ya namba, kana kwamba pH ni kizio, wa pili unaandika P kubwa isiyo na maana katika kemia, na wa tatu unaipa kipeo mol kwa lita, ingawa mol huishi katika kiwango tu. Wa nne unageuza logariti kuwa asilimia, hivyo kushuka kwa 0.3 kunaonekana kudogo, ingawa ioni za hidrojeni zimebaki nusu, wa tano unaongeza «vizio» visivyokuwepo, na wa sita unatafuta wastani wa logariti mahali ambapo wastani wa viwango ndio unaopaswa kutafutwa.
06 · Vipimo jirani
kiwango · logariti · kiasi cha dutuChini ya logariti ya pH kuna kiwango kwa mol kwa lita, logariti yenyewe huifanya kuwa ndugu wa desibeli, ambayo pia hubana madaraja kumi kadhaa katika kipimo kifupi, na mol inabaki kuwa kizio pekee cha SI kinachounganisha pH na mfumo huo.
Kiwango kilekile ambacho logariti yake huchukuliwa, na ambacho hutumika kuhesabu kiasi cha asidi kilichomiminwa.
Pia ni logariti isiyo na kipimo, ila ya uwiano wa nguvu na yenye kigawo cha kumi.
Kiasi cha dutu, ambacho kupitia hicho pH huunganishwa na Mfumo wa Kimataifa wa Vizio.
07 · Sehemu ya kihistoria
kumbukumbu · kutoka kiwanda cha bia hadi IUPACJinsi sifuri zilivyokuwa kipimo
{title}
{text}
Ngazi nne zisizotosha kwenye karatasi moja
Urefu wa nguzo ni kiwango cha ioni za hidrojeni kwenye kipimo cha kawaida, si cha logariti, kwa pH 1, 2, 3 na 4. Kila nguzo inayofuata ni fupi mara kumi kuliko iliyotangulia, na ya nne haionekani kabisa; fremu inazipitia moja baada ya nyingine.
Sørensen hakuchagua logariti kwa ajili ya uzuri, bali kwa sababu bila hiyo viasi alivyovishughulikia visingetosha kwenye karatasi yoyote: ngazi saba kutoka pH 1 hadi pH 7 zingenyoosha kipimo cha mstari mara milioni kumi.
Kiasi kisichoweza kupimwa bila makubaliano
Ufafanuzi unazungumzia utendaji wa ioni moja ya hidrojeni, lakini thermodainamiki inaweza kupima tu mazao ya utendaji wa ioni zenye chaji zinazopingana, kwa sababu myeyusho daima ni neutrali kiumeme na ioni moja peke yake haiwezi kutolewa ndani yake. Kwa hiyo, kwa ukali wa ufafanuzi, hakuna kifaa kinachopima pH; kinachofikika ni kiasi tu ambacho ndani yake ioni ya kloridi huingia pamoja na hidrojeni.
Pengo hilo hufungwa kwa makubaliano: kwa kaida ya Bates–Guggenheim, kigawo cha utendaji cha ioni ya kloridi huhesabiwa kwa fomula rahisi ya nadharia ya miyeyusho, kisha seli ya Harned yenye elektrodi ya hidrojeni na elektrodi ya fedha–kloridi ya fedha, bila kiunganishi cha kimiminika, hutoa thamani za msingi za pH za bafa kadhaa za marejeo. Vipimo vingine vyote duniani hutegemea bafa hizi kupitia mnyororo wa usawazishaji.
Kwa hiyo, katika kila namba ya pH, mbali na kipimo chenyewe, kuna pia makubaliano, na maabara mbili hukubaliana hadi sehemu za mia za kizio si kwa sababu zimepima maumbile yaleyale, bali kwa sababu zimekubali kaida ileile na kusawazishwa kwa bafa zilezile.