Если меня чему и научила реклама 90-х, так это тому, что нужно соблюдать кислотно-щелочной баланс. Но, если мы хотим что-то соблюдать, было бы неплохо разобраться в том, как это что-то измерять и оценивать.
Вопросами оценки кислотности среды занимался датский ученый Сёренсен Лауриц в самом начале 20-го века. Именно он в 1909 г. первым ввел понятие водородного показателя pH, от лат. potentia hydrogenii – сила водорода.
Буквально этот параметр показывает концентрацию ионов H+ (точнее — гидроксония H₃O⁺, т.к. в свободном состоянии H+ нет) в растворе. Если этих ионов много, значит среда кислотная, если мало – щелочная.
Здесь внимательный читатель может задаться резонным вопросом: «Почему, если концентрация H+ низкая, то среду сразу записываем в щелочные? Ведь для щелочности нужны ионы OH-, а об них слова сказано не было».
Дело в том, что в водных растворах концентрации этих ребят связаны ионным уравнением воды. Оно говорит, что произведение концентраций [H+] и [OH-] при конкретной температуре постоянно. Так при 25 °C оно равно 10^(-14).
Получается, если «кислотных» ионов H+ убыло, то следуя ионному уравнению воды, щелочных ионов OH- должно поприбавиться, иначе этот пасьянс не сойдется.
Откуда вообще взялось требование постоянства этих концентраций? Ответ в автопротолизе воды, о нем мы уже как-то говорили. Каждая молекула воды имеет ненулевые шансы развалиться на H+ и OH-. Как только наразваливается определенное количество таких молекул процесс перейдет в динамическое равновесие.
Однако, предположим, что мы изъяли из воды почти все ионы H+. Тогда в нашем объеме возникнет недостаток ионов и молекулы воды снова начнут разваливаться. Но при этом процессе ионы будут появляться только парами H+ и OH-. Поэтому, когда процесс придет в равновесие, H+ будут в меньшинстве, OH- в большинстве, а среду мы назовем щелочной.
Ну и наконец, чтобы окончательно всех запутать: значения pH от 7 до 14 означают, что среда щелочная, а ниже 7 – кислотная. Хотя казалось бы, если значение power hydrogen высокое, то и среда должна быть кислотной. Но нет, всё наоборот, т.к. pH равен отрицательному логарифму концентрации ионов H+. А поэтому, если их много (среда кислотная), то pH низкий.