Vai ir iespējams negatīvs pH līmenis?

Parastais diapazons pH vērtības darbojas no 0 līdz 14. Tomēr, ja jums tiek piešķirta skābes ūdeņraža jonu molaritāte, kas ir lielāka par vienu, jūs to iegūsit aprēķināt negatīva skābes pH vērtība. Vai ir iespējams iegūt negatīvu pH vērtību?

Tas noteikti ir iespējams aprēķināt negatīva pH vērtība. Bet, no otras puses, neatkarīgi no tā, vai skābe ir vai nav ir negatīva pH vērtība nav kaut kas tāds, ko var ļoti labi pārbaudīt laboratorijā.

Praksē jebkurai skābei, kas rada ūdeņraža jonu koncentrāciju ar molaritāti lielāku par 1, tiks aprēķināts ar negatīvu pH. Piemēram, tiek aprēķināts, ka 12M HCl (sālsskābes) pH ir -log (12) = -1,08. Bet to nevar izmērīt ar instrumentu vai testu. Nav neviena īpaša lakmusa papīra, kas mainītu krāsu, ja vērtība ir zemāka par nulli. pH mērītāji ir labāki nekā pH papīrs, tomēr jūs nevarat vienkārši iemērkt glāzi pH elektrods sālījumā un izmēra negatīvu pH. Tas ir tāpēc, ka stikla pH elektrodiem ir defekts, ko sauc par “skābes kļūdu”, kas liek tiem izmērīt augstāku pH nekā reālais pH. Lai iegūtu šo defektu, ir ļoti grūti piemērot šī defekta korekciju

Turklāt stiprās skābes pilnībā neizdalās ūdenī koncentrācijas. HCl gadījumā daļa ūdeņraža paliek piesaistīta hloram, tāpēc šajā ziņā patiesais pH būtu augstāks nekā pH, kuru jūs aprēķinātu no skābes molitātes.

Lai vēl vairāk sarežģītu situāciju, ūdeņraža jonu aktivitāte vai efektīvā koncentrācija koncentrētā stiprā skābē ir augstāka par faktisko koncentrāciju. Tas ir tāpēc, ka vienā skābes vienībā ir tik maz ūdens. Kamēr pH parasti aprēķina kā -log [H⁺] (negatīvs no ūdeņraža jonu molaritātes logaritma), precīzāk būtu uzrakstīt pH = - log aH⁺ (negatīvs pf ir ūdeņraža jonu aktivitātes logaritms). Šis pastiprinātās ūdeņraža jonu aktivitātes efekts ir ļoti spēcīgs un padara pH daudz zemāku, nekā jūs varētu gaidīt no skābes molaritātes.

Rezumējot, jūs nevarat precīzi izmērīt ārkārtīgi zemu pH līmeni ar stikla pH elektrodu, un to ir grūti pateikt vai paaugstinātu ūdeņraža jonu aktivitāti pH pazemina vairāk, nekā to palielina nepilnīga disociācija. Negatīvs pH ir iespējams, un to ir viegli aprēķināt, bet tas nav kaut kas, ko jūs varat viegli izmērīt. Īpaši zemi pH vērtību novērtēšanai tiek izmantoti elektrodi. Papildus negatīvajam pH ir iespējams arī, ka pH ir 0. Aprēķins attiecas arī uz sārma šķīdumiem, kuros pOH vērtība var pārsniegt tipisko diapazonu.