Друзья, отчаянные садоводы, не боящиеся наук! Есть все предпосылки вернуться к нашим обучающим статьям и кривым картинкам. Я пишу для вас большую статью про почву. А конкретно - про кислотность почв. Это ответ на вопрос прекрасной Маргариты. Можно было бы просто и прямо на него ответить. Но нам-то интереснее рассказать так, чтобы понимание возникло само собой. Ну, и про почву я тоже хочу когда-нибудь рассказать.
А чтобы начать эту тему с пониманием, давайте вспомним, что такое вообще кислотность. И её показатель, которые называется рН (ПэАш). Или водородный показатель.
Кислоты и щёлочи - что это?
У растворимых кислот всегда есть водород. В растворе он отделяется и плавает отдельно в виде положительного иона водорода - протона Н+. А остаток тогда плавает в виде отрицательного иона (анион). Чем больше этих протонов плавает в воде, тем кислее кислота. Так что протон - это "химическим признак" кислот.
У растворимых щелочей тоже есть всегда есть "химический признак". Это гидроксил - ОН. В растворе он тоже отделяется и плавает отдельно в виде отрицательного иона ОН-. А остаток тогда плавает в виде положительного иона (катион). И опять - чем больше в растворе плавает ОН-, тем сильнее щёлочь.
Анионы у кислот могут быть всяко разными. А вот катионы у щелочей чаще всего это ионы металлов.
Разделение кислот и щелочей в растворе на составные части называется диссоциация.
А вода?
Аш, О-Аш... Ничего не напоминает? Два Аш и О... Аш-2-О! Вода!
Верно! У воды формула Н2О. То есть там есть и протон (Н+), и гидроксил (ОН-). И их там одинаково. Но они же связаны? Да, но не все. Часть молекул воды распадается на протоны и гидроксил-ионы. И они там плавают, среди нормальных целых молекул.
Запомните - в чистой воде и протонов, и гидроксил-ионов плавает одинаковое количество.
Как это всё связано с водородным показателем рН
А сколько конкретно их там плавает, этих протонов? Ну, это зависит от способности воды распадаться на эти ионы. Правда, делать это молекулы воды не любят. И константа диссоциации у воды низкая. И при температуре 22°С только очень небольшое количество молекул диссоциируют. И в 1 литре чистой воды мы найдём 0,0000001 моль протонов и ровно столько же гидроксил-ионов (моль - это такая химическая единица измерения количества вещества).
Давайте считать только протоны. У нас же водородный показатель. Это будет ноль, запятая, ноль-ноль-ноль... Тьфу ты! Аж в глазах рябит от этих нулей.
Зачем нам столько нулей???
Математики давно поняли, что такие числа с многими нулями писать хлопотно. И они придумали приводить их в нормальный вид. Число типа 0,0000001 это десятичная дробь. И если мы единичку умножим на десять, которую возведём в степень, то это значит, что мы припишем сколько-то нулей справа или слева, после запятой. Нам надо число уменьшать, значит, мы приписываем нули перед единичкой, двигая запятую влево на такое количество позиций, которое равно показателю степени. А минус обозначает как раз это - мы движемся влево.
умножать на единичку можно, но это бессмысленно. Её смело можно отбросить. Будет ещё проще. То есть, если перевести на математический язык нашу концентрацию протонов 0,0000001 моль/л, то это будет вот так:
Водородный показатель рН
Мне пришлось сделать из выражения картинку, потому что у Дзена нет опции писать надстрочный символ (степень). И у печатных машинок её тоже не было. Сплошные проблемы с этими степенями! Дело-то было давно, ещё компов не было. И тогда химики решили, что не будут морочиться с этими степенями, а просто будут писать показатель степени. А чтобы математики не ворчали, они дали определение. Водородный показатель - это отрицательный десятичный логарифм от молярной концентрации протонов в растворе. Отрицательный - это чтобы и с минусами тоже не возиться.
Но нам и это без разницы! Мы просто смотрим на показатель степени, и видим значение рН. В каких единицах измеряется рН? Ни в каких. Это просто число.
Ну и тогда рН чистой воды тогда будет равен 7. Это и есть нейтральная среда.
В воде я нарисовала только диссоциированные молекулы! Остальной объём занят нормальными молекулами воды. Но нам их сейчас не нужно. Сосредоточимся на протонах.
Увеличение кислотности - если добавить кислоту в воду
Если мы добавим в чистую воду кислоты, то к тем протонам, что там уже плавают, добавятся ещё другие, а к гидроксилам ничего не добавится.
В итоге протонов будет больше - например, в сто раз! Запятая в нашем числе передвинется на два знака влево. Вот так: 0,00001. В математическом виде это будет:
А в нашем простом и удобном варианте это будет означать, что рН = 5. То есть, добавляя в раствор (в чистую воду) протоны, мы увеличиваем их концентрацию, передвигая запятую вправо. Если мы увеличим их концентрацию ещё в десять раз, то будет 0,0001, ещё в десять раз - будет 0,001, ещё в десять раз - будет 0,01, ещё в десять раз - будет 0,1. Вот как это выглядит в математическом виде:
А если ещё в десять раз? А тогда их будет ровно 1! А показатель степени будет 0. Потому что любое число в степени 0 равно единице. И десятка тоже.
рН кислот
Теперь вы легко сообразите, какие рН у этих растворов. 4, 3, 2, 1 и 0. Самая сильная кислота будет у раствора с рН = 0. Это не значит, что там чего-то нет. Это значит, что концентрация протонов в растворе равно единице.
То есть при добавлении к воде кислоты концентрация протонов растёт, а рН уменьшается.
А как же щёлочи?
Ну, давайте проделаем эту же процедуру со щёлочью. В чистой воде у нас протонов 0,0000001 моль/л, и гидроксилов столько же. Добавим щёлочь (а это гидроксилы).
Концентрация гидроксилов растёт! А протонов сколько было, столько и осталось. То есть относительно гидроксилов их стало меньше! Мы же их разбавляем гидрокислами. Если гидроксилов станем в 10 раз больше, то протонов станет в 10 раз меньше. Не 0,0000001, а 0,00000001. В показателе степени уже будет -8. И так дальше
То есть при добавлении к воде щёлочи концентрация протонов уменьшается, а рН растёт.
Резюмируем
рН - это водородный показатель. Читается ПэАш. У него мужской род (показатель - он мой, м.р.). То есть правильно говорить - высокий рН или низкий рН.
В нейтральной среде - вода без добавок, рН = 7.
Чем выше рН, чем больше гидроксилов и меньше протонов. Это щелочная среда. рН > 7
Чем ниже рН, тем больше протонов. Это кислая среда. pH < 7
рН понижаем - кислотность растёт. рН повышаем - кислотность падает.
Вот вам и вся история про рН.
А я - работать. Деньги потому что сами себя не заработают! А жаль.
PS: Статью про почву ждите!
PPS: А знаете, какой рН в нашем желудке? примерно 1. А бывает что и 0. Это очень сильная кислота.
PPPS: коллеги поправили - 1,5. Ну все равно это очень кислая среда.
Ваша Лл.