A pH érték!

Akartok egy kis sósavat a pofátokba? Nem, nem politizálunk, hanem belekontárkodunk a kémiába, mert itt van ez a pH érték, amit nem értünk és jó lenne leszámolni vele egyszer s mindenkorra. Rövid utazás lesz ez Kémiába, de úgy, hogy nincs is vízumunk, nem ismerjük sem a nyelvet, sem a kultúrát. Na csapassuk.

Jöjjön egy kis elszúrt mérés. Arra voltunk kíváncsiak, hogy 10X hígítással esik-e egy pH értéket a lúgosság (jobbról balra), illetve 10X hígítás egy pH-érték növekedést okoz e a savaknál (balról jobbra). Első tapasztalat: a kémhatást a papírfecniről nem holnap kell leolvasni, mert mind ilyen szép lilává válnak:

Sajnos a pH mérő fecnik, másnapra elszíneződtek. Tehát újra.

Szóval most még nedvesen befotóztuk a 14-es marószódától balra, 10X-es hígítással lépkedve .
Alul a két sárga fecni desztvíz és csapvíz (ezzel ellenőriztük, hogy a csapvíz jó lesz e hígítani).
Alul a sötét csík egy másik projekt része, amiben cigihamuból lúgot főztünk, erről később.

Mert ugye ha a pH14-es lötyit felöntjük tízszeresére, akkor pH13 lesz. És addig játszunk homeopátiásat, amíg (a D7 fázisban) semleges lesz a cucc (pH7). Persze tapasztalatból tudjuk (mert hülyék azért nem vagyunk), hogyha ezt még 10^7 arányban hígítjuk tovább, akkor az nem lesz egy bivalyerős pH1-es sav, hanem továbbra is egyre semlegesebb marad. És ugyanígy a savak hígításával is. Ecetsavból hígítással még sose nem lett marószóda. Itt valami szörnyű titok van a matek mögött. 

Tehát mi a bánat az a pH? Guglink első találata: Oriflame. Hát úgy tűnik az Oriflame szerint a nőknek a pH-ról az intimbiszbaszon kívül semmit se kell tudniuk. Megalázó amit ez a multi művel a nőkkel. Mint a fehér, heteró, macsó Móriczka, akinek a kémiáról is csak a pina jut eszébe. 

Igaz, az egész sav-bázis-pH kérdéskör a nedves közeghez kötődik. A fotós vegyszereink sem azért folyadékok, mert nem lehetne egyenletesen besózni a száraz negatívot hívóporral és fixírsóval. Vagy ha a szemhéjadra teszel egy marószóda-pelletet, az sem fogja kimarni a szemgödrödet (csak ha sírsz).

Tehát azt írja a net, hogy a víz felbomolhat H+ és OH- ionokra. Van ahol ezt H3O+ és OH- ionpároknak írják le a megtévesztés miatt, talán azért, mert a H+ vizes közegben olyan, mint a Bambi (nem bír egyedül lenni), hidratálódik, tehát akvatált oxónium, vagy hidrónium formában fordul elő (az ilyen hülye kifejezések miatt dobja le sok ember agya a láncot, de mi ettől csak vérszemet kapunk).

Erre mondják, hogy a víz bázisként viselkedik, ugyanis hajlamos felvenni egy protont. Ezután, mint oxónium ion, savként viselkedhet, ugyanis adhat egy protont az immár bázisként viselkedő OH- ionnak. Ez eddig egy délamerikai szappanopera, vagy egy reality is lehetne. 

A desztillált vízben ezek a bomlások, és visszarendeződések állítólag maguktól is végbe mennek oda-vissza és egyensúlyi állapotban vannak (fix hőmérsékleten), tehát a két ion koncentrációja megegyezik. erre mondják, hogy semleges a cucc. 

2*H2O ⇆ [H3O+] + [OH-]

De miért pont fix a pH7 a semleges? A vízionszorzat (konyhamelegben) állandó és valamiért pont ennyi:

Kw  = [H3O+] [OH-] = 1 x 10^-14 mol/dm^3 

ez a mól/dm^3 utána biggyesztve, hogy is mondjam... Egy mól vízben (mint egy mól bármiben) 6,02*10^23 vízmolekula van. 1 mól víz meg 2*1(H)+1*16(O), vagyis 18 gramm. A literben (1000gramm) 55,5 mól víz van, vagyis 3,3*10^25 vízmolekula. De hagyjuk, mert fáraszt ez a kényszeres számolgatás. Nesze egy ábra. pH0 akkor, ha 1mól / liter oxónium van. pH14 meg akkor, ha 1 mól hidroxid ion literenként.

 

Ebből az is következik, hogy egyensúlyi állapotban, az oxónium, illetve a hidroxid előfordulása külön-külön 10^-7 (másképpen: egy a 10 millióból). A pH-rendszer tehát, a vizes oldatban a H+ (vagy H3O+) előfordulásának a gyakoriságával számol.  Képlet szerint:

ahol pH = -log [1/10millió],  (a p jelentése power of H+)

ami: -log[10^-7],

ahonnan pH=log[10^7],

ami a (10-es alapú) log-kalkulátor szerint = 7

Más megfogalmazásban: a pH érték logaritmikus skálán értendő,  egy pH-érték változás tízszeres különbséget jelent. Picit bővebben itt.

A semlegesnek tekintett vízben ez a varázslat elég ritka (1/10millió) és értelemszerűen a H+ és OH- ionok egyenlő számban vannak jelen. Ha ebbe a vízbe sósavat keverünk (HCl gázt oldunk, vagy ami életszerűbb, 20% HCl háztartási lötyit használunk), akkor a H+ arány megnövekszik (az OH- rovására).  Ha marószóda pelyheket oldunk vízben, akkor értelemszerűen az OH- kerül túlsúlyba. 

A HCl oldott állapotban felbomolhat H+ illetve Cl- ionokra vízben. A H+ inkább a H2O-ra fog ráizélődni (oxónium lesz), mert a Cl- kevésbé lúgos (kevésbé protonelkapósabb), mint a víz. Ebben az elméletben, a HCl savként viselkedik, a víz pedig bázisként, ugyanis a sósav leadja a protonját, a víz meg felveszi. Marad a sósavból a konjugált bázisa, vagyis a szerencsétlen Cl-, ami viszont gyengébb bázisnak bizonyul, mint a víz, ami elhappolja előle a H+ protonokat oxóniumot létrehozva (így a H3O+ meg a víznek a konjugált savja). Ebből következik, hogy a HCl bomlása visszafele nem játszódik le. Ez erős savak esetén igaz, gyenge savaknál nem (erről egy érdekes videó, kicsit kocka, de sokkal jobb, mint Megasztárt nézni).

A NaOH, ami erős lúg, Na+ illetve OH- ionokra bomlik, ami így az OH- ionokkal telepíti be az oldatunkat. Amikor a sósavas és marószódás cuccot összekeverjük, akkor a bázis kationja (Na+) illetve a sav anionja (Cl-) sót (konyhasót) alkot, mellette víz keletkezik. 

Mellesleg, ha elfogyott otthon a himalája só, vagy szereted az erős ízeket, akkor (egy Himalája képeslap jelenlétében reagáltatva) szódabikarbónából és sósavból is csinálhatsz. Illetve az előbb említett marószódából és sósavból is, ha igazán szeretsz veszélyesen élni. De aki igazán feketeöves, az sósavból és hipóból csinál konyhasót. Már ha túléli. Mondanám, hogy ne próbáljátok ki otthon, de csak próbáljátok ki nyugodtan, aztán ha kijöttetek a sürgősségiről, írjátok meg a tapasztalataitokat, hogy nekünk már ne kelljen megcsinálni. 

Ha (konyha)sót oldunk vízben az csak sós lesz és nem savas (Édes, ékes apanyelvünk). Bár vannak olyan sók, amelyek oldatai lúgosak, vagy savasak lesznek. Erős sav és erős lúg sója oldva lehet semleges (pl. NaCl), de erős sav és gyenge bázis sójának oldata savas lesz, gyenge sav és erős bázis sójának oldata meg lúgos (szódabikarbóna, mosószóda). Tehát a szódabikarbóna nem lúg, hanem egy só, ami oldottan kicsit lúgos kémhatású. Ugye te sem tudtad?

A savas és lúgos működés meglehetősen bonyi a laikus számára.

Van olyan elképzelés, miszerint ha rácsöppen a kezünkre egy savas cucc, a savmolekulák rátukmálnak egy protont (H+) a bőrünk fehérjemolekuláira, attól bizonyos elektronkötések szétesnek (jó kis videó a savakról) ettől az érintett fehérjék megzápulnak, a sejtek összekutyulódnak és ez fáj. Ki ne emlékezne a savas jelenetre Sergio Leone Rodoszi Kolosszusában? (Mellesleg mai szemmel teljesen másképp hat ez a sok nyápic, beolajozott testű fiúka, mint gyerekként, amikor izmos, hetero hősöknek látszódtak)

A lúgok ellenkezőleg, letépnek egy protont (H+) arról a cuccról, amit éppen szétcsesznek és ez viszket. Ezért vakaróztunk az unokaöcsémmel, amikor szembepukkant velünk a marószódás-alufóliás víz, amiből hidrogénnel akartuk felfújni a lufit.
A marószóda kvázi szappant csinál az ujjlenyomatodból, ha belenyúlsz. Lefolyótisztítás után ezért nem ismer fel a telefonod. Viszont ez a leegyszerűsítő magyarázat több kérdést felvet, mint megválaszol.

A szakértő szerint ez nem is igaz, illetve nem így működnek a savak és a bázisok. Szóval engedjük is el egyelőre ezt a részét a dolognak, akit érdekel, hogyan harap a sav és mitől rúg a lúg, az haladjon a Brønsted-Lowry protonelmélete, vagy Lewis elektronpáros elmélete irányába, ha bírja a gyűrődést (kedvcsinálónak a kettő összehasonlítása). De ha valami egyszerűbb osztályozást akarsz, akkor itt van ez.

És mi van, amikor leérkezünk pH 1-re, vagy pH0-ra? Ennél már nem lehet lennebb menni ezzel a matekkel, pedig ennél sokkal durvább savak is léteznek. A szupersavak jelenleg pH -31 környékén járnak (ehhez valamiféle megfeleltetési rendszert használnak, mert a fenti matek nem fedi le ezt a tartományt), de ilyenhez mi úgysem férünk hozzá, mert még nekiállnánk a konyhában újabb szuperműanyagokat kifejleszteni, amivel bevonhatnánk a kukát, hogyha a xenomorf (aki tudvalevőleg nem szokott a lúgosító diétához), a használt tamponját beledobja, akkor az ne az alsó szomszédnál álljon meg. Szuperlúgok is léteznek, amelyek már a víz molekulájáról is letépik a hidrogéneket.

Mire idáig eljutottunk, legalább felismertük azt, hogy a pH érték egy nagy lufi,  nem az anyag jellemzője, hanem csak annak az oldatáé. Ezért telített oldatra van értelme megadni ezt az értéket. A xenomorph nyálát is fel lehet hígítani annyira, hogy a teánkat savanyítsuk meg vele (mondjuk, lehet nincs annyi víz az űrhajón). És egy marószóda oldat is oldhatja kíméletesen és gyöngéden a csipát a szemünkből, amennyiben kellően fel van hígítva. Kalkulátor erre. Itt sósavval végzik el ezt.

Az a kérdés is felmerült, hogy a marószóda vízben oldása mitől exoterm? De nem találtunk egyszerű választ, csak a sok indiai tudóska videóját, amint egy tyúkólban marószódával kísérletezgetnek és ez kellemetlen, mert valahol magunkra ismerünk ebben. Itt hagyjuk abba.

+ egy mól-gramm kalkulátor, ha bárminek utánaszámólnál.