21-е задание ЕГЭ-шного теста содержит короткую справку-табличку, которая необходима для выполнения задания. Ну, вы знаете, там в двух словах говорится про показатель кислотности - рН. А в самом задании нужно оценить диапазон шкалы рН, в котором находится кислотность того или иного раствора или вещества.
Потом, когда вы сдадите ЕГЭ и поступите в ВУЗ своей мечты, вы узнаете, что оценочные диапазоны рН, мягко говоря, никому не интересны и нужно уметь считать точные значения показателя кислотности. И не только считать, но и измерять специальными приборами. Существует даже такое направление физической химии - рН-метрия.
Итак, что же такое рН? Это показатель концентрации ионов водорода в водных растворах. рН - это величина, равная по модулю и противоположная по знаку десятичному логарифму концентрации ионов водорода, выраженной в моль/л:
рН = -lgC[H^+]
Понятие это было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном - отцом современной рН-метрии. pH - это по первым буквам латинских слов potentia hydrogenii — сила водорода.
Чистая вода при нормальной температуре очень незначительно, но всё-таки диссоциирует: Н2О = Н^+ + OH^- и концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы и равны 10^−7 моль/л. Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания (щёлочи)— наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда [H+] > [OH−], говорят, что раствор является кислотным, а при [OH−] > [H+] — осно́вным (щелочным).
Иногда используют и показатель основности раствора:
рОН = -lgC[ОH^-]
Если записать выражение для произведения концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов, которое называется ионным произведением воды Kw = [H+] х [OH−] = 10^-14, то легко понять, что рН + рОН = 14.
Отсюда и получается, что если [H^+] >10^-7 и рН<7, то мы имеем дело с кислотной средой раствора, а если [H^+] <10^-7 и рН>7, то раствор имеет щелочную среду.
Очевидно, если раствор нейтрален, то его рН=7.
Самую приблизительную оценку рН раствора можно сделать с помощью кислотно-основных индикаторов, которые вы прекрасно знаете: лакмуса, метилового-оранжевого и фенолфталеина. На самом деле, кислотно-основных индикаторов существует, конечно, намного больше, но нам с вами достаточно этих трёх.
Точно измерить значение рН раствора можно с помощью рН-метра, работа которого основана на измерении ЭДС гальванического элемента, которая зависит от концентрации ионов водорода в растворе. Метод измерения называется потенциометрией и вот хорошее учебное видео.
Ну, а рассчитывать значения рН растворов сильных и слабых кислот можно научиться у преподавателя химфака МГУ Е.В. Карповой. А вот так рассчитываются значения рН растворов сильных и слабых оснований.
