pH
Ph-ul soluțiilor este o proprietate chimică importantă. Oxigenul este mult mai electronegativ decât hidrogenul. Ambii electroni partajați într-o legătură oxigen-hidrogen tind să petreacă mai mult timp cu atomul de oxigen decât cu cel de hidrogen. Deși marea majoritate a moleculelor de apă rămân intacte în apa lichidă, la un moment dat, câțiva atomi de hidrogen individuali cedează presiunii oxigenului electronegativ și își pierd controlul asupra ambilor electroni comuni. Când se întâmplă acest lucru, legătura covalentă se rupe și se eliberează un ion de hidrogen (cu sarcină pozitivă deoarece și-a pierdut electronul în favoarea oxigenului, prescurtat = H+). Partea rămasă din molecula originală de apă se numește ion de hidroxid (sarcină negativă, deoarece a păstrat un electron în plus, prescurtat = OH-). Deși sunt prezenți la niveluri foarte scăzute în soluție, ionii H+ și OH- pot avea efecte enorme asupra proprietăților unei soluții, în special atunci când nu sunt în echilibru. În apa pură, fiecare ion hidroxid care se formează creează un ion hidrogen, astfel încât există un număr egal de anioni și cationi. Cu toate acestea, dacă în apă se adaugă un solut, acest echilibru se poate schimba.
Acidul clorhidric (HCl) este un compus molecular care se disociază (separă) ușor, deoarece clorul este foarte puternic electronegativ. Atunci când este pus în apă, legăturile covalente ale HCl se rup pentru a forma ioni H+ și Cl-, care cresc concentrația de ioni H+ în soluție. Acest lucru creează o soluție acidă, deoarece sunt prezenți mai mulți ioni H+ decât ioni OH-. Compușii care adaugă ioni H+ în soluții se numesc acizi. În schimb, există și substanțe precum amoniacul (NH3) care sunt baze, deoarece determină scăderea concentrației de ioni H+, rezultând o soluție bazică.
Pentru că scindarea moleculelor de apă este extrem de rară, numărul de ioni de hidrogen și hidroxid dintr-o soluție este atât de mic încât folosim o formulă specială bazată pe logaritmi pentru a măsura numărul de ioni de hidrogen prezenți, ceea ce ne oferă numere mai ușor de gestionat pe scara pH-ului. Scara pH variază de la 0 la 14 și reprezintă concentrația de ioni de hidrogen (H+) dintr-o soluție. pH-ul apei pure este 7, ceea ce reprezintă 1 x 10-7 ioni de hidrogen pentru fiecare moleculă de apă intactă. Acesta este 
doar un singur ion H+ la fiecare 10 milioane de molecule de H2O!
În scara pH, pe măsură ce concentrația de ioni H+ crește, valorile pH-ului scad. Acest lucru înseamnă că o valoare scăzută a pH-ului reprezintă o concentrație mare de ioni H+ (soluție acidă), iar o valoare ridicată a pH-ului reprezintă o concentrație scăzută de H+ (soluție bazică). În cele din urmă, pentru fiecare schimbare de număr întreg pe scara pH-ului, concentrația reală de ioni H+ se modifică de zece ori. De exemplu, o schimbare a pH-ului de la 7 la 8 reprezintă o scădere a concentrației de ioni de hidrogen de la 1 la 10 milioane la 1 la 100 milioane.
Tester de pH
În această activitate, veți determina pH-ul unor produse alimentare și de uz casnic obișnuite.
Buffer
De ce ne interesează pH-ul unei soluții? Majoritatea celulelor organismului funcționează doar într-un interval foarte îngust, apropiat de pH-ul neutru. Enzimele care ne ajută să creștem și să ne reproducem, descompun alimentele pe care le consumăm și ne ajută în alte funcții vitale lucrează fiecare într-un interval specific și îngust de pH. Pentru a ajuta la menținerea acestui pH, în aproape toate soluțiile vii sunt prezenți tampoane.
Un tampon este orice substanță care minimizează modificarea pH-ului unei soluții. Majoritatea tampoanelor constau dintr-o combinație între un acid slab și baza slabă, unde baza este anionul care rămâne după ce acidul slab se disociază (separă) pentru a elibera ioni H+. Acest lucru poate părea confuz, dar este de fapt o reacție destul de simplă de du-te-vino, în care tamponul acționează ca un „prieten” pentru ionii H+ atunci când este necesar, dar și pentru ionii OH- atunci când este necesar, menținând un echilibru constant în valoarea pH-ului.
Imaginați-vă o familie cu trei copii. Dacă copilul cel mare și copilul cel mic au tendința de a se certa mult, copilul mijlociu acționează adesea ca un „tampon” între cei doi copii care se ceartă. Când spunem „tampon” în această situație, ne referim la faptul că copilul mijlociu va juca jocuri de copii mai mari în momentele în care copilul cel mare are nevoie de atenție și va juca jocuri mai simple, de copii mai mici, în momentele în care copilul cel mic are nevoie de atenție. Prin schimbarea pentru a satisface nevoile fiecărui copil, copilul din mijloc amortizează situația, ceea ce are ca rezultat copii mai puțin supărați. Este posibil ca acest lucru să nu fie optim pentru tamponul copilului mijlociu, dar îi face pe părinți mai fericiți!
În soluții, un tampon chimic acționează în mod similar. De exemplu, acidul carbonic (H2CO3) este un acid slab. Când este pus în soluție, o cantitate mică de acid carbonic se disociază în ioni H+ și anionul bicarbonat rămas (HCO3-). Acest lucru crește concentrația de ioni H+ și scade valorile pH-ului (spre acid). Ionul bicarbonat este considerat o bază slabă deoarece, dacă există o cantitate mare de ioni H+ în soluție, acesta se va reasocia (se va lega chimic) cu excesul de ioni H+ pentru a forma din nou acidul slab, ceea ce reduce concentrația de ioni H+, aducând valorile pH-ului în sus (înapoi spre bazic).
Bufferii mențin pH-ul unei soluții prin ajustarea direcției reacțiilor lor chimice (disociere sau reasociere) ca răspuns la creșteri sau scăderi ale concentrației de ioni H+ care pot fi cauzate de alte substanțe care intră sau ies din soluție. Dacă adăugați un acid puternic, cum ar fi acidul clorhidric (HCl), într-o soluție tamponată, va exista brusc un exces de ioni H+ în urma disocierii HCl-ului. Tampoanele din soluție vor reacționa prin legarea acestor ioni H+ în exces pentru a reface acidul slab, consumând excesul de ioni H+, astfel încât pH-ul poate rămâne aproximativ la aceeași valoare în ciuda adăugării unui acid. Prezența ionilor de acid carbonic/bicarbonat în fluxul sanguin este una dintre principalele modalități prin care organismul dumneavoastră reglează pH-ul sângelui pentru a evita acidoza sau alcaloza, ambele fiind afecțiuni care pun în pericol viața și care rezultă din modificări ale nivelului pH-ului sanguin.
.