水在日常生活中無處不見,同時也是地球留給全人類重要的寶貴資源。據統計,全球約有四分之三的面積覆蓋著水,地球上的水總體積約有13億8600萬立方千米,其中96.5%分佈在海洋,淡水只有3500萬立方千米左右。若扣除無法取用的冰川和高山頂上的冰冠,以及分佈在鹽鹼湖和內海的水量,陸地上淡水湖和河流的水量不到地球總水量的1% 。
生活中經常會說到水的酸鹼度,或者pH。那麼什麼是pH呢?要了解pH的概念,首先就要知道水的組成和電離常數。
作為一種介質,水是存在一個動態的電離過程,該過程是一個可逆的平衡,如下:
•水的電離平衡:
這個平衡存在一個平衡常數,即電離平衡常數:
•電離平衡常數:
25℃下,Kw=1.008*10-14•
如果是純水,25℃下,[H+]=[OH-]=10-7mol/L
通常情況下,該平衡狀態中氫離子和氫氧根離子濃度如果存在差異,就會以濃度高的一方來表徵水的酸鹼度。
那這個跟pH又有什麼關係呢?
pH定義
pH就是以水中電離的氫離子濃度來進行表徵,為了更好的計算和區分,該濃度一般是以氫離子濃度的負對數來計算
•定義:
氫離子濃度的負對數:pH = -log [H+]
氫離子活度的負對數:pH=-log aH+
舉個例子:
•H+ 離子活度:
0.1 mol/L = 1/10 = 10-1 ÞpH = 10.01 mol/L = 1/100 = 10-2 (取負對數)Þ pH = 2
0.001 mol/L = 1/1000 = 10-3 (取負對數) Þ pH = 3
按照這個公式,我們可以依次計算出以下不同濃度下的pH:
一般情況下,pH值越小,酸性越強。pH值越大,鹼性越強。如果水質的酸鹼度是中性的,那麼pH值就為7。
既然如此,pH跟我們生活中哪些有關係呢?如果用pH來測試,會發現生活中的pH學問可大了?
不同物質的pH
以上可見,不同食品的pH差異很大,哪些是酸性,哪些是鹼性,對我們人體的健康也是影響巨大。
pH的測試
既然pH如此重要,那麼一般是怎麼測試的呢?
一般常見的pH測定是用pH試紙,該方法簡單方便,成本低廉。
雖然pH試紙方便便宜,但由於是採用肉眼比對,因此測定的誤差也大,對於要求不高的測試可以用pH試紙來測試pH。但是對於大多數應用場合,對pH測定的資料有一定的準確性要求,因此儀器測試成了最好的選擇。在這種情況下,pH電極便誕生併成為最佳的測試手段而越來越得到普及和使用。