pH ของสารละลาย

pH   ของสารละลาย

ในสารละลายกรดหรือเบสจะมีทั้ง H₃O⁺ และ OH^–  อยู่ในปริมาณที่แตกต่างกัน การบอกความเป็นกรด เป็นเบสของสารละลายโดยใช้ความ

เข้มข้นของ H₃O⁺ หรือ OH^–  มักเกิดความผิดพลาดได้ง่ายเพราะสารละลายมักมีความเข้มข้นของ H₃O⁺ หรือ OH^– น้อย  ดังนั้นในปี ค.ศ. 1909 นักเคมีชาวสวีเดนชื่อ ซอเรสซัน (Sorensen)  ได้เสนอให้บอกความเป็นกรด-เบสของสารละลายในรูปมาตราส่วนpH  ย่อมาจากภาษาฝรั่งเศสว่า  puissance d,hydrogine แปลว่า กำลังของไฮโดรเจน (power of hydrogen)  โดยกำหนดว่า

เมื่อความเข้มข้นของ   H₃O⁺   มีหน่วยเป็น  mol/dm³  หรือ  Molar

ในสารละลายที่เป็นกลาง   [H₃O⁺]    =    [OH^–]  =    1.0 x 10^-7 mol/dm³

ดังนั้น  หา  pH  ของสารละลายได้ดังนี้     pH                =  – log[H₃O⁺]

=  – log 1.0 x 10^-7

=  – (log 1.0 – 7log10)

=  0 + 7  = 7

นั่นคือสารละลายที่เป็นกลางมี    pH   =   7

   ค่า pH ที่ใช้ระบุความเป็นกรดหรือเบสของสารละลาย สรุปได้ดังนี้

สารละลายกรด มี [H₃O⁺] มากกว่า 1.0 x 10^-7 mol/dm³ ดังนั้น pH<7.00

สารละลายที่เป็นกลาง มี [H₃O⁺] เท่ากับ 1.0 x 10^-7 mol/dm³ ดังนั้น pH = 7.00

สารละลายเบส มี [H₃O⁺] น้อยกว่า 1.0 x 10^-7 mol/dm³ ดังนั้น pH>7.00

นอกจากนี้สามารถบอกความเป็นกรด-เบสของสารละลายในรูปความเข้มข้นของ OH^–  ก็ได้ โดยค่า pOHค่า pOH ใช้บอกความความเป็นกรด-

เบสของสารละลายเจือจางได้เช่นเดียวกับค่า pH ซึ่งค่า pOH จะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ OH^– โดยกำหนดความสัมพันธ์ดังนี้     

ตัวอย่างการคำนวณค่า pOH

สารละลาย NaOH เข้มข้น 0.01 โมลต่อลูกบาศก์เซนติเมตร มี pH เท่าใด

วิธีทำ               NaOH (aq)    ————->   Na⁺ (aq) + OH^– (aq)

                                                        0.01 mol/dm³                          0.01 mol/dm³ = 1 x 10^-2 mol/dm³

             pOH          =       -log[OH^–]

                                                          =       -log 1×10^-2 mol/dm³

                                          =       2log10 – log1

pOH       =       2

ในสารละลายที่เป็นกลางซึ่งมี   [OH^–]   = 1.0 x 10^-7 mol/dm³    จะมี    pOH   =   7

ความสัมพันธ์ระหว่าง  pH  กับ  pOH

[H₃O⁺][ OH^–]         =  1.0 x 10^-14

log[H₃O⁺][ OH^–]      =  log1.0 x 10^-14

log[H₃O⁺]  +  log[OH^–]   =  log1.0 – 14 log10

– log[H₃O⁺] – log[OH^–]  =  14 log10

มาตราส่วน pH (pH scale) ใช้บอกความเป็นกรด-เบสของสารละลาย

 (ที่มา : สุนทร พรจำเริญ เอกสารประกอบการสอนเรื่องกรด-เบส โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์)

ตารางแสดง สเกล pH ของสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างๆ กัน

 

วิธีวัด pH ของสารละลายวัดได้ 2 วิธี ดังนี้

1. วิธีเปรียบเทียบสี  วิธีนี้เป็นการวัด pH โดยประมาณ (มีความถูกต้อง 0.5 หน่วย pH) ซึ่งทำได้โดยเติมอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมลงไปในสารละลายที่ต้องการวัด pH แล้วเปรียบเทียบกับสารละลาย ทำได้โดยเติมอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมลงไปในสารละลายที่ต้องการวัด pH แล้วเปรียบเทียบสีกับสารละลายบัฟเฟอร์ที่ทราบค่า pH แน่นอน ซึ่งได้เติมอินดิเคเตอร์ชนิดเดียวกันไปแล้ว หรือใช้กระดาษชุบอินดิเคเตอร์ (กระดาษ pH) จุ่มลงไปแล้วเปรียบเทียบกับสีมาตรฐาน
2. วิธีวัดความต่างศักย์  วิธีนี้วัด pH ได้อย่างละเอียด (มีความถูกต้อง 0.01 หน่วย pH) โดยการใช้เครื่องมือที่เรียกว่า พีเอชมิเตอร์ ซึ่งวัด pH ของสารละลายได้โดยการวัดความต่างศักย์ระหว่างขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว

ภาพแสดงเครื่องพีเอชมิเตอร์

 http://www.ponpe.com/component/option,com_virtuemart/page,shop.browse/category_id,30/Itemid,90/vmcchk,1/