2.15: pH

Bir çözeltinin hidrojen iyonlarını verme veya kabul etme potansiyeli, bunun bir asit mi yoksa bir baz mı olduğunu belirler. Asidik çözeltiler proton verirken, bazlar veya alkali çözeltiler protonları alabilirler. Saf su, protonları vermek için hidrojen iyonlarına ve protonları almak için hidroksit iyonlarına eşit sayıda sahiptir, bu da onu nötr bir çözelti yapar.

pH, hidrojen iyonlarının konsantrasyonu ile belirlenen, su bazlı bir çözeltinin asitliğinin veya bazlığının bir ölçüsüdür. Bir litre saf suda 1x10—7 mol hidrojen iyonu vardır. Bununla birlikte, su bazlı çözeltilerde bulunan geniş hidrojen iyon konsantrasyonu aralığı, mol cinsinden pH ölçümünü zahmetli hale getirir. Bu yüzden, 10 tabanında logaritmanın negatifi kullanılarak hidrojen iyonlarının mollerinin dönüştürüldüğü bir pH ölçeği geliştirilmiştir. O halde, saf suyun pH’ı, nötr bir çözeltiyi temsil eden 7’dir. Çoğu çözelti, 0 ile 14 arasında pH değerine sahiptir, ancak karboran gibi bazı çözeltiler (—18 pH’lı) bunu aşar. Bir litre karboran, 1x1018 mol hidrojen iyonuna sahiptir.

Karboranda olduğu gibi serbest, bağlanmamış hidrojen iyonları biriktiğinde çözelti asidiktir ve pH değeri 7’nin altına düşer. Kahve, limon suyu ve mide asidi (sindirim suları) asidik çözeltilerdir ve pH’ları sırasıyla 4.5, 2.5 ve 1.5 civarındadır.

pH değeri 7’nin üzerinde olan çözeltiler, daha düşük hidrojen iyon konsantrasyonlarına sahiptir ve alkalidir. Bu çözeltilerde hidrojen iyonları, hidroksil grupları gibi diğer bileşenlere bağlanır. Bu, toplam serbest hidrojen iyonu sayısını azaltır ve pH değerini yükseltir. Sırasıyla yaklaşık 8 ve 12 pH değerlerine sahip tuzlu su ve sabunlu su, alkali çözelti örnekleridir.

Tamponlar, hidrojen iyonlarını emerek veya serbest bırakarak pH’daki büyük değişiklikleri önler. Çoğu biyolojik fonksiyon nötre yakın pH koşullarında (yaklaşık 7,35 ila 7,45) meydana geldiğinden, tamponlar kritiktir. Örneğin, kan çok fazla karbondioksit ile asidik hale gelir. Bikarbonat, bir tampon görevi görür ve kanı homeostatik pH değerine geri getirir. Bikarbonat, aynı zamanda mideden ince bağırsağa geçerken kimüsü tamponlamak için de kullanılır. Onsuz sindirilen gıdanın asitliği bağırsağın iç yüzeyine zarar verirdi.

Hidrojen potansiyeli ya da pH, bir çözeltinin hidrojen iyonlarının derişimine dayanan asitlik ve alkalilik özelliklerine denir. Bu miktar daha pratik biçimde litredeki mol sayısından onluk logaritmanın tersi alınarak çevrilir. Böylece pH Ölçeğinde sıfırdan 14'e kadar pozitif tamsayılar elde edilir.

Orta değer yedi nötrdür. Su, derişimleri eşit olan hidronyum ve hidroksit iyonlarına ayrışır, kısaca hidrojen iyonlarına. Bir çözeltide, örneğin kahvede, daha fazla hidrojen iyonu birikirse pH değeri düşer.

Bu seviye asitlidir, yani maddeler çözeltiye proton verir. Aksine, hidroksitlerdeki gibi çok fazla hidrojen iyonu diğer bileşenlere bağlanırsa hidrojen yoğunluğu düşer pH değerleri yükselir. Yedi üzerindeki maddeler alkali ya da baziktir çünkü hidrojen protonları alırlar.