ค่า pH

ตารางค่าความเป็นกรดเบส pH ในชีวิตประจำวัน

หลายคนตระหนักว่าค่ากรด-เบส มีส่วนเกี่ยวข้องกับกรดหรือเบสและเป็นสิ่งสำคัญสำหรับสิ่งต่างๆ เช่นคุณภาพน้ำ การทำอาหาร ชีวิตสัตว์น้ำและพืช ในแง่ที่ง่ายที่สุดค่าพีเอชบ่งบอกว่าน้ำเป็นกรดหรือเบส ดังนั้น pH = 7 หมายถึงสารละลายเป็นกลาง และ pH ที่มากกว่า 7 หมายถึงสารละลายเป็นเบสและ pH ที่น้อยกว่า 7 หมายถึงสารละลายที่เป็นกรด ค่าพีเอชยิ่งอยู่ไกลจาก 7 ยิ่งเป็นกรดหรือเบสมากขึ้น ตัวอย่างเช่นน้ำที่มีค่า pH 6 จะมีสภาพเป็นกรดอ่อนและน้ำที่มี pH 3 จะมีสภาพเป็นกรดสูงเป็นต้น

กรด (Acids) คือ

สารที่มี pH ต่ำ (จาก 0 ถึง 6) มีลักษณะเป็นกรด โดยทั่วไปหลายคนอาจคุ้นเคยกับกรดหรือสิ่งต่างๆ ที่มีลักษณะเป็นกรดได้แก่น้ำมะนาวเป็นกรดเช่นเดียวกับลูกอมรสเปรี้ยวทั้งหมด กาแฟดำ น้ำมะเขือเทศและนมก็มีกรดเช่นกัน น้ำมะนาวมี pH เป็น 2 ในขณะที่กาแฟดำมี pH เป็น 5 ซึ่งหมายความว่าน้ำมะนาวมีกรดมากกว่ากาแฟดำ ค่าพีเอชที่ต่ำกว่าหมายความว่ามีความเป็นกรดมากกว่านั้นเอง

เบส (ด่าง Bases) คือ

สารที่มี pH สูง (จาก 8 ถึง 14) เป็นเบส โดยที่คุณสามารถพบได้รอบๆ บ้านรวมถึงสิ่งต่างๆ เช่นสารฟอกขาวและเบกกิ้งโซดา จากรูปด้านบน (สีน้ำเงิน) สารฟอกขาวมีค่า pH เท่ากับ 13 ส่วนเบกกิ้งโซดามี pH เท่ากับ 9.5 ซึ่งหมายความว่าสารฟอกขาวนั้นเบสมากกว่าเบกกิ้งโซดา ค่าพีเอชที่สูงขึ้นหมายถึงสิ่งที่เบสมากกว่า

ค่า pH เป็นกลาง (Neutral) คือ

ในการพิจารณาเป็นกลางสารจะต้องมี pH 7.0 หากสารมีความเป็นกลางหมายความว่าไม่มีความเป็นกรดหรือเป็นเบสเลย ตัวอย่างทั่วไปของสารที่เป็นกลางคือน้ำบริสุทธิ์ เลือดค่อนข้างใกล้เคียงกับความเป็นกลางด้วย pH 7.4 วิธีหนึ่งในการทำกรดและเบสให้เป็นกลาง (ให้ใกล้เคียงกับ pH 7) คือการผสมให้เข้ากัน

วิทยาศาสตร์ของ pH

pH เป็นตัวชี้วัดจำนวนไฮโดรเจนไอออนที่มีในระบบที่กำหนด โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่า pH ของบางอย่างจะได้รับจากสมการต่อไปนี้

pH = −log [H +] โดยที่ [H +] คือความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน

กรดคือสารใดๆ ที่มี pH ต่ำกว่า 7 ในขณะที่เบสเป็นสารใดๆ ที่มี pH สูงกว่า 7 และ pH เท่ากับ 7 ถือว่าเป็นกลาง สิ่งนี้หมายความว่าถ้าสารสามารถให้ไฮโดรเจนไอออนได้ก็จะเป็นกรดในขณะที่ถ้าสามารถรับไฮโดรเจนไอออนได้ก็เป็นเบส

ตัวอย่างที่ 1  สารละลาย HCl ซึ่งเป็นกรดแก่ เข้มข้น 0.01 โมลต่อลิตร จะมีค่า pH เท่าใด

วิเคราะห์                      HCl      -->    H+     +   Cl-  กรดแก่แตกตัว 100 %

                              มี   0.01   ได้    0.01        0.01     โมลต่อลิตร

                              pH = −log [H +]    ; [H +]  = 0.01 โมลต่อลิตร

                             pH = - log 0.01  =  -log 10^-2 ;   ^ สัญลักษณ์ ยกกำลัง

                             pH = - (-2) log 10

         ดังนั้นสารละลาย มีค่า   pH = 2 สารละลายเป็นกรดเพราะ pH < 7

ตัวอย่างที่ 2  สารละลาย HX ซึ่งเป็นกรดอ่อน  เข้มข้น 0.1 โมลต่อลิตร  มีค่า ka = 10^-5   จะมีค่า pH เท่าใด

วิเคราะห์          กรดอ่อน จะมีค่า [H+] = ( ka*C)^0.5  ; ^0.5 คือการถอด สแควรูท

                                                [H+] = ( 10^-5* 10^-1)^0.5  ;C= 0.1 =10^-1

                                                [H+]  = ( 10^-6)^0.5  = 10^-3

                                         pH = −log [H +]    

                                        pH  =  -log 10^-3 ;   ^ สัญลักษณ์ ยกกำลัง

                                   pH = - (-3) log 10

        ดังนั้นสารละลาย มีค่า   pH = 3 สารละลายเป็นกรดเพราะ pH < 7