PH

Šablona:Infobox chemická vlastnost pH (potenciál vodíku) je kvantitativní míra kyselosti nebo zásaditosti vodného roztoku. Jedná se o bezrozměrné číslo, které vyjadřuje koncentraci vodíkových iontů (přesněji oxoniových kationtů, H₃O⁺) v roztoku. Stupnice pH je logaritmická, což znamená, že změna o jednu jednotku pH představuje desetinásobnou změnu v koncentraci vodíkových iontů. Koncept pH zavedl dánský chemik Søren Peder Lauritz Sørensen v roce 1909.

Stupnice pH se obvykle pohybuje od 0 do 14:

• Roztoky s pH menším než 7 jsou považovány za kyselé.
• Roztoky s pH větším než 7 jsou považovány za zásadité (neboli alkalické).
• Roztoky s pH rovným 7 jsou neutrální (např. čistá voda při 25 °C).

Hodnoty pH mohou být i mimo tento rozsah, například u velmi koncentrovaných silných kyselin (pH < 0) nebo silných zásad (pH > 14).

Definice a výpočet

Hodnota pH je definována jako záporný dekadický logaritmus aktivity vodíkových iontů (aH+). Pro zředěné roztoky lze aktivitu aproximovat molární koncentrací ([H+]) vodíkových iontů.

Matematický vzorec je:

$\text{pH}=-{\log }_{10}(a_{{\text{H}}^{+}})\approx -{\log }_{10}([{\text{H}}^{+}])$

Kde:

• [H+] je molární koncentrace vodíkových iontů v mol/l.

Podobně se definuje pOH, které vyjadřuje koncentraci hydroxidových iontů (OH−):

$\text{pOH}=-{\log }_{10}([{\text{OH}}^{-}])$

Při standardní teplotě 25 °C platí pro vodné roztoky vztah odvozený z iontového součinu vody (Kw = 1,0 × 10⁻¹⁴):

$\text{pH}+\text{pOH}=14$

Měření pH

Existuje několik metod pro měření pH s různou přesností:

• pH metr: Jedná se o nejpřesnější metodu. Přístroj měří elektrické napětí mezi pH elektrodou (obvykle skleněnou) a referenční elektrodou. Toto napětí je přímo úměrné hodnotě pH roztoku.
• Indikátory: Jsou to organické látky, které mění barvu v závislosti na pH roztoku. Mohou být ve formě roztoku nebo impregnované na papírku.
  • Lakmusový papírek: Poskytuje pouze základní informaci, zda je roztok kyselý (zčervená) nebo zásaditý (zmodrá).
  • Univerzální indikátorový papírek: Obsahuje směs několika indikátorů a umožňuje určit pH s přesností přibližně na jednu jednotku díky širší škále barevných změn.
• Titrace: Metoda analytické chemie, při které se k roztoku o neznámém pH postupně přidává roztok o známé koncentraci (titrační činidlo), dokud není dosaženo neutralizace, jejíž bod je indikován změnou barvy indikátoru nebo pomocí pH metru.

Význam pH v různých oblastech

Hodnota pH je klíčovým parametrem v mnoha vědních oborech a praktických aplikacích.

V lidském těle

Udržování stabilního pH tělesných tekutin je životně důležité. Krev člověka má mírně zásadité pH, které se pohybuje ve velmi úzkém rozmezí 7,35–7,45. Odchylky od této hodnoty mohou vést k vážným zdravotním problémům, jako je acidóza (příliš nízké pH) nebo alkalóza (příliš vysoké pH).

Různé části těla mají odlišné pH:

• Žaludeční šťávy: Jsou vysoce kyselé (pH 1,5–3,5), což je nezbytné pro trávení bílkovin a ničení patogenů.
• Kůže: Má mírně kyselý povrch (pH 4,7), který tvoří ochrannou bariéru proti mikroorganismům.
• Sliny: Mají pH v rozmezí 6,2 až 7,6. Pokles pH v ústech, například po konzumaci cukrů, přispívá k tvorbě zubního kazu.

V životním prostředí

pH vody a půdy má zásadní vliv na ekosystémy.

• Voda: Většina vodních organismů preferuje pH v rozmezí 6,5 až 9,0. Kyselý déšť, způsobený průmyslovými emisemi (oxidy síry a dusíku), snižuje pH jezer a řek, což může vést k úhynu ryb a dalších vodních živočichů.
• Půda: pH půdy ovlivňuje dostupnost živin pro rostliny. Většina plodin preferuje půdu s pH mezi 6 a 7. Extrémní hodnoty pH mohou omezit růst rostlin.

V průmyslu a zemědělství

• Zemědělství: Zemědělci monitorují a upravují pH půdy přidáváním látek jako vápno (pro zvýšení pH) nebo síra (pro snížení pH), aby zajistili optimální podmínky pro pěstované plodiny.
• Potravinářství: pH hraje klíčovou roli při výrobě a konzervaci potravin. Ovlivňuje chuť, texturu a trvanlivost produktů, jako jsou sýr, jogurt nebo víno.
• Chemický průmysl: Mnoho chemických reakcí vyžaduje přesně definované pH pro optimální průběh a výtěžek.
• Úprava vody: pH je sledováno při úpravě pitné vody i při čištění odpadních vod, protože ovlivňuje účinnost dezinfekce a dalších čisticích procesů.

pH běžných látek

Orientační hodnoty pH vybraných látek

Látka	Přibližné pH	Kyselost/Zásaditost
Kyselina v bateriích	< 1,0	Silně kyselé
Žaludeční šťávy	1,5 – 3,5	Silně kyselé
Citronová šťáva	2,2 – 2,4	Kyselé
Ocet	2,4	Kyselé
Káva	5,0	Kyselé
Mléko	6,5 – 6,8	Slabě kyselé
Čistá voda	7,0	Neutrální
Lidská krev	7,35 – 7,45	Slabě zásadité
Jedlá soda (roztok)	9,0	Zásadité
Mýdlo	9,0 – 10,0	Zásadité
Amoniak	11,0	Silně zásadité
Hydroxid sodný (louh)	14,0	Silně zásadité

Související články

• Kyselina
• Zásada
• Acidobazická titrace
• Pufr
• Acidobazický indikátor
• Iontový součin vody
• Søren Peder Lauritz Sørensen