Quel est le lien entre le pH et la concentration?
Le lien le plus important entre le pH et la concentration est peut-être que le pH est par sa nature même une mesure de la concentration des ions hydrogène dans une solution donnée. Les composés avec des lectures de pH élevées sont basiques ou alcalins, tandis que ceux avec des lectures inférieures sont acides. Les lectures varient entre zéro et quatorze, avec la moyenne, sept, pH neutre. Les propriétés des acides et des bases sont déterminées à la fois par le pH et la concentration des molécules d'acide et de base dans une solution. En tant que tels, les deux concepts vont nécessairement de pair. Il est difficile de parler du pH d'une solution donnée sans une certaine compréhension de la concentration des éléments qu'elle contient, et la connaissance de la concentration de certains composés met nécessairement en lumière son pH. Les chimistes et les chercheurs calculent généralement les deux ensembles.
Comprendre le pH en général
De manière générale, le pH est une mesure de la concentration des ions hydrogène dans une solution donnée. Il a été largement suggéré que les lettres "p" et "h" signifient "puissance de l'hydrogène", bien que cela ne soit pas fermement établi dans la communauté scientifique. Ce qui est établi, cependant, c'est l'importance universelle du pH; en tant que mesure, il est utilisé dans toutes sortes d'applications chimiques et mathématiques, et est important pour une grande variété de processus, de la fabrication de produits alimentaires à la création de médicaments.
Sur une échelle logarithmique
Toutes les solutions ont un pH spécifique et sont faites avec un solvant, généralement de l'eau, et un soluté, qui se dissout facilement dans le solvant choisi. L'utilisation d'une échelle logarithmique pour le pH permet de garder l'échelle petite tout en conservant les informations précieuses que l'échelle de pH représente. Un lien entre le pH et la concentration des ions hydrogène est que, ensemble, ils permettent l'utilisation d'une échelle logarithmique. Plus le pH est faible, plus les ions hydrogène sont concentrés, car le pH mesure le logarithme négatif de la concentration en ions hydrogène, ce qui signifie que la concentration en ions est de un sur l'échelle de pH et de 0,001 sur trois.
Une autre façon de penser à cela est que le pH et la concentration deviennent linéairement reliés par un facteur de dix et le pH change d'un facteur de un lorsque la concentration en ions hydrogène varie d'un facteur dix. La relation normale est dite exponentielle et cette connexion permet d'éviter les équations fastidieuses impliquant des niveaux plus élevés de mathématiques. Cela change automatiquement la relation courbe en une relation linéaire où les mathématiques simples s'appliquent. La ligne droite peut rendre les prédictions, les relations entre différentes concentrations et les calculs faciles à visualiser.
Similitudes de calcul
Un autre lien entre le pH et la concentration est que les deux sont calculés de manière similaire. La concentration en solution mesure la quantité d'un atome ou d'une molécule par rapport à la solution entière. Le pH est une mesure de concentration spéciale qui considère combien d'ions d'hydrogène sont dans une solution par rapport à tout le reste. La plupart des autres calculs de concentration n'utilisent pas l'échelle de pH. Beaucoup utilisent une unité appelée molarité, qui est la quantité d'atomes ou de molécules disponibles par litre de solvant.
Comme changer les dégradés
Ensemble, le pH et la concentration déterminent les changements prévisibles dans les propriétés de toute solution d'acide ou de base donnée. Ceci peut être démontré en chauffant à la fois un solvant dissous dans un soluté, comme de l'eau salée, et un solvant pur jusqu'à ébullition. La température à laquelle une solution commence à bouillir sera différente, de sorte que les propriétés de transformation du liquide en gaz sont modifiées en augmentant la concentration du soluté. Dans la même veine, il est possible soit d'augmenter la température d'ébullition soit de diminuer la température de congélation d'une solution. Par exemple, ajouter une petite quantité de sel de bicarbonate le fait à l'eau en augmentant la concentration en sel de base et en augmentant le nombre de pH.