Ehkä tärkein yhteys pH: n ja pitoisuuden välillä on se, että pH on luonteeltaan vetyionien pitoisuuden mitta tietyssä liuoksessa. Yhdisteet, joilla on korkeat pH -arvot, ovat emäksisiä tai emäksisiä, kun taas matalammat lukemat ovat happamia. Lukemat vaihtelevat nollasta neljääntoista, ja keskimääräinen, seitsemän, on neutraali pH. Happojen ja emästen ominaisuudet määräytyvät sekä pH: n että happo- ja emäsmolekyylien pitoisuuden mukaan liuoksessa. Siten nämä kaksi käsitettä kulkevat välttämättä käsi kädessä. On vaikeaa puhua tietyn liuoksen pH: sta ilman ymmärrystä sen sisältämien alkuaineiden pitoisuudesta, ja tiettyjen yhdisteiden pitoisuusjakauman tunteminen välttämättä valaisee sen pH: ta. Kemistit ja tutkijat laskevat tyypillisesti nämä kaksi yhdessä.
PH: n ymmärtäminen Yleisesti
Yleisesti ottaen pH on vetyionien pitoisuuden mittaus missä tahansa liuoksessa. On yleisesti ehdotettu, että kirjaimet “p” ja “h” tarkoittavat “vedyn voimaa”, vaikka tämä ei ole vakiintunut tiedeyhteisössä. Vahvistettu on kuitenkin pH: n yleinen merkitys; mittauksena sitä käytetään kaikenlaisissa kemiallisissa ja matemaattisissa sovelluksissa, ja se on tärkeä monenlaisille prosesseille elintarvikkeiden valmistuksesta lääkkeiden luomiseen.
Logaritmisella asteikolla
Kaikilla liuoksilla on tietty pH ja ne valmistetaan liuottimella, yleensä vedellä ja liuenneella aineella, joka liukenee helposti valittuun liuottimeen. Logaritmisen asteikon käyttäminen pH: ssa auttaa pitämään asteikon pienenä säilyttäen samalla pH -asteikon edustaman arvokkaan tiedon. Yksi yhteys pH: n ja vetyionien pitoisuuden välillä on, että ne yhdessä mahdollistavat logaritmisen asteikon käytön. Mitä matalampi pH, sitä väkevämmät vetyionit, koska pH mittaa vetyionipitoisuuden negatiivisen log: n, mikä tarkoittaa, että 0.1 ionipitoisuus on yksi pH -asteikolla ja 0.001 on kolme.
Toinen tapa ajatella tätä on, että pH ja pitoisuus kytkeytyvät lineaarisesti kymmenkertaisesti ja pH muuttuu kertoimella yksi, kun vetyionipitoisuus muuttuu kymmenkertaiseksi. Normaalin suhteen sanotaan olevan eksponentiaalinen, ja tämä yhteys auttaa välttämään tylsiä yhtälöitä, joihin liittyy korkeampia matematiikan tasoja. Tämä muuttaa automaattisesti kaarevan suhteen lineaariseksi suhteeksi, jossa käytetään yksinkertaista matematiikkaa. Suora viiva voi tehdä ennusteita, suhteita eri pitoisuuksien välillä ja laskelmia helposti visualisoitaviksi.
Laskennan yhtäläisyydet
Toinen yhteys pH: n ja pitoisuuden välillä on se, että molemmat lasketaan samalla tavalla. Liuospitoisuus mittaa, kuinka paljon tiettyä atomia tai molekyyliä on läsnä koko liuokseen verrattuna. PH on erityinen pitoisuusmittaus, joka ottaa huomioon, kuinka monta vetyioneja liuoksessa on verrattuna kaikkeen muuhun. Useimmat muut pitoisuuslaskelmat eivät käytä pH -asteikkoa. Monet käyttävät yksikköä nimeltä Molarity, joka on atomien tai molekyylien määrä litraa liuotinta kohti.
Muuta kaltevuuksia
Yhdessä pH ja pitoisuus määräävät ennustettavat muutokset minkä tahansa hapon tai emäksen liuoksen ominaisuuksiin. Tämä voidaan osoittaa kuumentamalla sekä liuottimeen liuotettu liuotin, kuten suolavesi, että puhdasta liuotinta kiehuvaksi. Lämpötila, jossa yksi liuos alkaa kiehua, on erilainen, joten nesteestä kaasuksi muuttumisen ominaisuudet muuttuvat lisäämällä liuenneen aineen pitoisuutta. Samalla tavalla on mahdollista joko nostaa liuoksen kiehumislämpötilaa tai laskea jäätymislämpötilaa. Esimerkiksi pieni määrä bikarbonaattisuolaa lisätään veteen lisäämällä emäsuolapitoisuutta ja nostamalla pH -arvoa.