Шкала рН використовується для визначення ступеня кислотності або лужності розчину за кількамісною шкалою, яка містить абсолютні числа від 0 до 14. Вона базується на молярній активності іонів гідроній [H 3 O +] в досліджуваній рідині. Шкала була розроблена в 1909 році датським біохіміком С. Соренсеном, а літери «p» і «H» позначають відповідно латинське «potentio» (потужність) і атом водню, яка позначається в періодичній системі Менделєєва. як 'H' (гідрогеній). Шкала pH показує і те, і інше: для визначення рівня pH ми використовуємо показник ступеня зі зміненим знаком для позначення протонів, що відповідає водню. Рівень pH будь-якого отриманого розчину є єдиним з його кінцевими хімічними характеристиками і факторами, які визначають вихід і швидкість багатьох хімічних реакцій, а також тип утворених речовин.
Диференціація за шкалою
Шкала pH включає п’ятнадцять градусів, де середнє значення (7) вказує на нейтральний pH. Розчини, розташовані близько до 0, називаються сильними кислотами, тоді як ті, що знаходяться на протилежній стороні, близькі до 14, називаються сильними основами. Кислий рН означає, що розчин містить забагато іонів водню [H 3 O +], а основний рН означає, що в розчині забагато гідроксид-іонів [OH –]. Шкала рН міститься в контексті розчинів, але абсолютний хімічний потенціал протона робить її застосовною в усіх агрегатних станах. Це дозволяє нам порівнювати рівень лужності практично будь-якої речовини.
Самодисоціація води
Щоб повністю зрозуміти сенс шкали pH, нам потрібна спонтанна реакція самодисоціації води, яка протікає відповідно до наступного рівня: 
Це оборотний процес, постійна рівноваги якого зсувається в ліву частину рівняння, тобто до недісоційованої води.
Як розрахувати рівень pH?
інакше на помилково визначене початкове припущення, що визначає застосування концентрації іонів водню [H +], найпопулярнішою формулою все ще є наступне: 
Сьогодні ми вже знаємо, що розчини не містять водних іонів, тобто протонів, присутніх у воді, завдяки процесу сольватації. Це виявилося причиною виділення вільних протонів і наявності іонів гідроній [H 3 O +], що спричинено спонтанною необоротною реакцією: 
Тому правильний запис формули такий: 
Середовище позначається за шкалою pH
Прийнято, що концентрація гідроній-іонів у чистому воді при кімнатній температурі (25 o C) становить 10 -7 моль/дм 3 , тому рівень її pH можна розрахувати наступним чином: 
Це узгоджується з тим, що вода, майбутня нейтральна, знаходиться в середині шкали, що містить про хімічну інертність речовин. Це також доводить, що вода містить рівну кількість гідроксид-аніонів гідроіній-катіонів. Однак у кислотах і основах ця рівнова руйнується. Негативний показник про якість, де чим нижчий рівень pH, тим вища потужність досліджуваного розчину. Термін «сила» в контексті шкали рН означає той факт, що значення 0 приймають сильні, навіть підразливі кислоти, тоді як значення 14 дійсно до найсильніших лужних речовин.
Додавання кислоти у воду
Зміна pH від нейтрального рівня може бути викликана добавкою речовини різної потужності. Наприклад, якщо ми додамо одну з найсильніших кислот ( соляну кислоту, HCl ) до води, це спричинить дисоціацію кислоти за такою реакцією: 
На відміну від самодісоціації води, рівнова кислотної дисоціації значно зміщена вправо. Отже, якщо цю кислоту розчинити в екологічно інертному воді, це збільшить кількість присутніх у воді іонів гідроній і, як внаслідок, збільшить їх моральную активність. Наприклад, для цієї реакції дисоціації соляної кислоти з концентрацією 1 моль/дм 3 вводять у розчин іони гідроній концентрацією 1 моль/дм 3 . Рівень pH для такого розчину соляної кислоти можна розрахувати за такою формулою: 
Додавання основи у воду
У протилежному випадку, коли ми додаємо сильну основу у воду, концентрація гідроній-іонів пошкоджується. Наприклад, гідроксид натрію , концентрований при 1 моль/дм 3 , аналогічно тому самому концентрації, але інших іонів (гідроксид-іонів), відповідно до реакції, яку він знає під впливом води: 
У такому випадку можна опосередковано розрахувати рН, використовуючи наступну додаткову формулу рОН: 
Якщо ми знаємо, що: 
ми можемо легко обчислити, що рН розчину сильної основи (NaOH), концентрованого при 1 моль/дм 3, має рН 14. 
Рівень pH за шкалою?
Як шкала pH спочатку була розроблена для цілої розведеної розчини, можливо, що сильні кислоти або основи перевищують її, опускаючись нижче 0 або 14. Це вище, що шкала марни для високих концентрацій, де pH більше не є логарифмічним. функція іонів гідроній [H 3 O +]. Тоді ми використовуємо інші значення, які забезпечують із постійним рівнем дисоціації кислот і основ.
Методи визначення рН розчину
Для емпіричного визначення рН середовища потрібні так звані кислотно-лужні індикатори. На практиці це речовини, які змінюють свій колір під впливом різних умов pH. Існує три види таких індикаторів:
- Індикатори, які змінюють колір у базовому середовищі, наприклад:
- безбарвний фенолфталеїн стає малиновим,
- безбарвний тимолфталеїн синіє.
- Індикатори, які змінюють колір у кислому середовищі, наприклад:
- метиловий оранжевий змінює свій колір з оранжевого на червоний,
- бромтимоловий синій змінює свій колір з синього на жовтий.
- Універсальні показники, наприклад:
- бромтимоловий синій жовтіє в кислотах і синій в основах,
- лакмус червоніє в кислотах або синіє в основах.
Також прийнято змочувати лакмусові папірці в суміші різних індикаторних речовин, що збільшує рівень pH. Крім того, багато лабораторій потребують готові універсальні лакмусові папірці, які змінюють кольори в області від червоного до зеленого, відповідним чином пропонуючи перевірений pH на основі супровідної шкали. Таке визначення дозволяє оцінити лише значення pH з точністю до 0,5 одиниці за шкалою pH. Більш точним методом вимірювання рН є кислотно-основне титрування, що включає підвиди алкаліметрії (титрування стандартизованим розчином кислоти) та ацидиметрії (титрування стандартизованим розчином кислоти). Він використовує титрант з відомою концентрацією, який, реагуючи з досліджуваною речовиною, безперервно змінює концентрацію, присутню в розчині іонів гідроній. Таке визначення можна проводити двома способами: видимо, при визначенні кінцевої точки, разом зі зміною кольору або за допомогою інструментальних методів, наприклад потенціометрії або кондуктометрії. Як випливає з назви, використання рН-метра також дає нам можливість використовувати значення рН речовини. Прилад, що працює на основі потенціометрії, має комірку в двох однакових електродах. Один з них, який називається індикаторним електродом, необхідно по Плопать в досліджуваний розчин. Інший (порівняльний електрод) поміщають у стандартний розчин із відомим значенням pH. зазвичай використовуваною речовиною є розчин хлориду срібла. Обидва електроди, з’єднані з надзвичайно чутливим вольтметром, який безперервно перетворює ЕРС (електроруйнівну силу) в певний результат за шкалою pH. відповідно до теорії Нернста, електроруйнівна сила (ЕРС) клітини, що складається з двох однакових електродів, занурених у розчини з іншими значеннями рН, прямо пропорційна логарифму частки обох концентрацій.
Домашні методи вимірювання рН
Виявляється, існує багато природних індикаторів pH , і близьке значення pH можна виміряти в домашніх умовах. Наприклад, настій з листя чорного чаю стає яскравішим, якщо його змішати з кислотою, наприклад, лимонним соком. І навпаки, темніє під впливом основи, наприклад розчину харчової соди. Сік червонокачанної капусти змінює свій колір з фіолетового на червоний при впливі кислоти або на синій при змішуванні з основою.
