pH Skalası

Hidronyum ve hidroksit iyonları hem saf suda hem de tüm sulu çözeltilerde bulunur ve konsantrasyonları, suyun iyon ürünü (K_w). Bir çözeltideki bu iyonların konsantrasyonları, genellikle çözeltinin özelliklerinin ve diğer çözünenlerin kimyasal davranışlarının kritik belirleyicileridir. İki farklı çözelti hidronyum veya hidroksit iyon konsantrasyonlarında bir milyon, milyar ve hatta trilyon kat farklılık gösterebilir. Pek çok büyüklük sırasına yayılabilen miktarları ifade etmenin yaygın bir yolu, logaritmik ölçek kullanmaktır. Bu nedenle, bir çözeltinin pH’ı, burada gösterildiği gibi tanımlanır; burada [H ₃O⁺], çözeltideki hidronyum iyonunun molar konsantrasyonudur:

Hidronyum iyon molaritesini izole etmek için bu denklemi yeniden düzenlemek, eşdeğer ifadeyi verir:

Benzer şekilde, hidroksit iyonu molaritesi bir p-fonksiyonu veya pOH olarak ifade edilebilir:

ya da

Son olarak, p-fonksiyonları olarak ifade edilen bu iki iyon konsantrasyonu arasındaki ilişki, K_W ifadesinden kolayca türetilebilir:

25 °C’de K_W’nun değeri 1,0 × 10⁻¹⁴’tür, ve bu yüzden:

Saf sudaki (veya herhangi bir nötr çözeltideki) hidronyum iyonu molaritesi 25 °C’de 1,0 × 10⁻⁷ M’dir. Bu nedenle, bu sıcaklıkta nötr bir çözeltinin pH’ı ve pOH’sı şu şekildedir:

Ve bu nedenle, bu sıcaklıkta, asidik çözeltiler, hidronyum iyon molariteleri 1,0 × 10⁻⁷ M’den büyük ve hidroksit iyon molariteleri 1,0 × 10⁻⁷ M’den az olanlardır (pH değerleri 7,00’den düşük ve pOH değerleri 7,00’den büyüktür). Bazik çözeltiler, hidronyum iyon molariteleri 1,0 × 10⁻⁷ M’den az ve hidroksit iyon molariteleri 1,0 × 10⁻⁷ M’den büyük olanlardır (7,00’den büyük pH değerlerine ve 7,00’den düşük pOH değerlerine karşılık gelir).

K_W otoiyonizasyon sabiti, sıcaklığa bağlı olduğundan, pH değerleri ile asidik/nötr/bazik sıfatlar arasındaki bu korelasyonlar, 25 °C dışındaki sıcaklıklarda farklı olacaktır. Örneğin, saf suyun 80°C’deki hidronyum molaritesi 4,9 × 10⁻⁷ M’dur, aşağıdaki pH ve pOH değerlerine karşılık gelir:

Bu sıcaklıkta, nötr çözeltiler pH = pOH = 6,31, asidik çözeltiler 6,31’den düşük pH ve 6,31’den büyük pOH sergilerken, bazik çözeltiler 6,31’den daha yüksek pH ve 6,31’den daha düşük pOH sergiler. Bu ayrım, 36 – 40 °C civarında bir sıcaklıkta sıcak kanlı organizmalarda enzim reaksiyonları gibi diğer sıcaklıklarda meydana gelen belirli süreçleri incelerken önemli olabilir. Aksi belirtilmedikçe, pH değerlerine yapılan atıfların 25 °C’deki referanslar olduğu varsayılır.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 14.2: pH and pOH.