pH คืออะไร

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับค่า pH

ค่า pH เป็นหน่วยของการวัดระดับของความเป็นกรดด่างของสารละลาย ซึ่งมีค่า 0 ถึง 14 ค่า

คำว่า pH  นั้น "P" เป็นสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ของลอการิทึมเชิงลบ และ "H"  เป็นสัญลักษณ์ทางเคมีของไฮโดรเจน 

คำนิยามที่เป็นทางการของ ค่า pH คือ เป็นค่าลบของลอการิทึมฐานสิบของค่า activity ของไฮโดรเจนไอออน (Hydrogen ion activity)    pH = - log₁₀a_H+ 

pH = - log [H ⁺] 

ค่าพีเอช แสดงระดับของ activity ของกรดหรือเบสในแง่ของ activity ของไฮโดรเจนไอออน ซึ่งค่า pH ของสารจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราส่วนของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน [H ⁺ ] และไฮดรอกซีไอออน [OH ^-] ถ้าความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนสูงกว่าไฮดรอกซีไอออน สารนั้นมีสภาพเป็นกรด  เช่นค่า pH น้อยกว่า 7 แต่ถ้าความเข้มข้นของไฮดรอกซีไอออนสูงกว่าไฮโดรเจนไอออน สารนั้นเป็นเบส ซึ่งมีค่า pH สูงกว่า 7 หากจำนวนของไอออนทั้งสองเท่า สารนั้นมีสภาพเป็นกลาง ที่ pH เท่ากับ 7 ดังนั้น pH คือการวัดทั้งความเป็นกรดและด่าง แม้ว่าโดยความหมายก็คือการวัดเฉพาะ activity ของไฮโดรเจนไอออน

1 โมลของสารประกอบ (มีจำนวนโมเลกุลเท่ากับตัวเลขของ Avogadro (6.02 x 10²³ โมเลกุล)) จะมีมวลเท่ากับน้ำหนักโมเลกุล (กรัม) (โดยประมาณ) ตัวอย่างเช่นโซเดียมไฮดรอกไซค์ (NaOH) มีน้ำหนักโมเลกุล เท่ากับ 23 +16 +1 = 40 กรัม ดังนั้น ใน 1 โมลของโซเดียมไฮดรอกไซด์ มีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 40 กรัม เนื่องจากน้ำหนักอะตอมของไฮโดรเจนไอออน (H +) มีค่าเท่ากับ 1 ดังนั้น ใน 1 โมลของไฮโดรเจน จะมี ไฮโดรเจนไอออน อยู่ 1 กรัม

ในสารละลายที่มีค่า pH เท่ากับ 10 จะมี 1 x 10^-10 โมลของไฮโดรเจนไอออน หรือ 10^-10 กรัมในสารละลาย 1 ลิตร

ไอออนเป็นอนุภาคที่มีประจุ ที่สร้างขึ้นโดยอะตอมหรือโมเลกุลที่ได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน สารละลายที่มีไอออนจะสามารถเป็นตัวนำไฟฟ้าได้ (สามารถให้ไฟฟ้าผ่านได้)  

สารประกอบที่แตกต่างกัน เมื่ออยู่ในรูปสารละลายจะมีไอออนในปริมาณที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับความสามารถของอะตอมที่จะได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน ซึ่งจะอยู่ในรูปแบบของไฮโดรเจนไอออน (H +) หรือไฮดรอกซิไอออน (OH -)

สารจำพวกกรดแก่และเบสแก่เมื่ออยู่ในรูปสารละลาย (โดยมีน้ำเป็นตัวทำละลาย) จะแตกตัวง่าย ตัวอย่าง เช่น กรดไฮโดรคลอริก (HCl) หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)

ในสารละลาย (มีน้ำเป็นตัวทำละลาย,aqueous solution) นั้นโดยปกติไฮโดรเจนไอออนจะรวมกับน้ำซึ่งอยู่ในรูปไฮโดรเนียมไอออน (H3O ⁺ ) การวัดค่า pH ของสารละลายเหล่านี้จึงวัดความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน โดยปกติ คำว่า"ไฮโดรเนียมไอออน" และ "ไฮโดรเจนไอออน" จะใช้เปลี่ยนไปมาในการวัดค่า pH

สารจำพวกกรดอ่อนหรือเบสอ่อนเมื่อละลายในน้ำ จะแตกตัวเล็กน้อย ดังนั้นจะมีไฮโดรเจนไอออนหรือไฮดรอกซีไอออนเกิดขึ้นน้อยมาก ตัวอย่างเช่น กรดอะซีติก 100 โมเลกุล จะให้ 1 ไฮโดรเจนไอออน

สำหรับน้ำบริสุทธิ์จะแตกตัวน้อยมาก ที่อุณหภูมิ 25 ^๐C น้ำ 1 โมเลกุล  จะให้ไฮโดรเจนไอออน 10^-7 และไฮดรอกซิไอออน10^-7 

เมื่อเติมกรดลงไปในน้ำทำให้ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของไฮดรอกซิไอออนลดลง หากเติมเบสลงไปในน้ำจะมีผลตรงข้าม คือ เพิ่มความเข้มข้นของไฮดรอกซีไอออนและลดความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน

เรียบเรียงมาจาก : http://www.omega.com/techref/ph.html