#ЯЭкспертТыПрофи
Что такое рН и зачем его измерять?
pH (от лат. pondus Hydrogenii - вес водорода, произносится [пэ-аш]), также называемый водородный показатель или показатель кислотности, это одна из важнейших величин, выражающих кислотно-основные свойства раствора. pH меняется непрерывно в диапазоне от 0 до 14. Кислотные свойства проявляются при pH < 5: чем меньше pH, тем сильнее кислотные свойства. Например, pH лимонного сока = 2, кока-колы =4.0, молока = 6.6...6.9. Основные свойства веществ усиливаются по мере движения к правому концу шкалы pH.
Существуют и pН-нейтральные среды. Строго говоря, нейтральная среда имеет pH=7, но в быту нейтральной считают от 5 до 8.5 - это физиологический диапазон, который приемлем для жизнедеятельности человека, животных, безопасный для кожи и глаз. Именно поэтому и pH природной воды обычно колеблется в этом диапазоне.
Существуют и pН-нейтральные среды. Строго говоря, нейтральная среда имеет pH=7, но в быту нейтральной считают от 5 до 8.5 - это физиологический диапазон, который приемлем для жизнедеятельности человека, животных, безопасный для кожи и глаз. Именно поэтому и pH природной воды обычно колеблется в этом диапазоне.
На самом деле водородный показатель критически важен не только в косметологии, но практически в любой отрасли - от агрохимии до медицины или транспорта, так как влияет на протекание огромного количества химических, биологических и экологических процессов.
Наверняка, вы помните, популярную несколько лет назад рекламу pH-нейтрального шампуня c pH=5.5.
Наверняка, вы помните, популярную несколько лет назад рекламу pH-нейтрального шампуня c pH=5.5.
Давайте разберемся, что такое pH, почему он так важен и откуда берутся "магические числа" 5.5 и 7 - pH нейтрального шампуня и pH нейтрального раствора.
Вода, кислоты и основания.
Обратимся к свойствам воды. Вода - уникальное вещество, которое определяет лицо этого мира. Большое количество процессов, которые проходят на поверхности земли - в быту, в транспорте, в промышленности, в сельском хозяйстве, в природе - происходят в водной среде. В частности, тело человека в среднем на 70% состоит из воды.
Вода - универсальный растворитель. Среди веществ, которые растворяются в воде можно выделить 2 главных класса:
Избыток ионов H+ определяет кислотные свойства раствора, в то время как избыток ионов ОН- определяет основные свойства раствора.
Регулируя концентрацию этих ионов, мы можем управлять химическими и биохимическими процессами. Например в пищевой промышленности это: брожение капусты, скисание молока, формирование простокваши, изготовление вина или пива.
Если ионов водорода в растворе слишком много, то это негативно влияет на
жизнедеятельность живых организмов. Практически все живые клетки очень чувствительны к изменениям pH, и даже небольшое окисление для них опасно. Не выдерживают сильных кислотных свойств и некоторые материалы, например, металлы подвергаются лавинной коррозии. Для того, чтобы иметь возможность количественно характеризовать кислотные свойства среды и существует водородный показатель, он же показатель кислотности, он же показатель pH.
Измерение водородного показателя.
В виду того, что ионы очень маленькие, даже в небольшом объеме воды содержится огромное количество частиц. Поэтому в химии концентрацию ионов принято выражать в молях на литр, где 1 моль - это "порция", равная Числу Авогадро = 6.02*1023 штук.
Концентрация ионов водорода в воде может варьироваться в очень широких пределах -
от 1 моль/л до 10-14 моль/л.
При расчетах результатов измерения работать с такими большими числами неудобно, поэтому для классификации содержания ионов водорода в воде была разработана специальная логарифмическая шкала, или шкала pH. Ее смысл заключается в том, что после вычисления десятичного логарифма от концентрации, получившееся отрицательное число затем необходимо умножить на (-1).
pH = - log(C),
где С - это концентрация ионов водорода H+, выраженная в моль/л.
Вода, кислоты и основания.
Обратимся к свойствам воды. Вода - уникальное вещество, которое определяет лицо этого мира. Большое количество процессов, которые проходят на поверхности земли - в быту, в транспорте, в промышленности, в сельском хозяйстве, в природе - происходят в водной среде. В частности, тело человека в среднем на 70% состоит из воды.
Вода - универсальный растворитель. Среди веществ, которые растворяются в воде можно выделить 2 главных класса:
- Кислоты - вещества, которые при растворении в воде способны выделять ион водорода H+.
- Основания - вещества, которые при растворении в воде забирают ион водорода и выделяют отрицательно заряженный гидроксил ион OH-.
Избыток ионов H+ определяет кислотные свойства раствора, в то время как избыток ионов ОН- определяет основные свойства раствора.
Регулируя концентрацию этих ионов, мы можем управлять химическими и биохимическими процессами. Например в пищевой промышленности это: брожение капусты, скисание молока, формирование простокваши, изготовление вина или пива.
Если ионов водорода в растворе слишком много, то это негативно влияет на
жизнедеятельность живых организмов. Практически все живые клетки очень чувствительны к изменениям pH, и даже небольшое окисление для них опасно. Не выдерживают сильных кислотных свойств и некоторые материалы, например, металлы подвергаются лавинной коррозии. Для того, чтобы иметь возможность количественно характеризовать кислотные свойства среды и существует водородный показатель, он же показатель кислотности, он же показатель pH.
Измерение водородного показателя.
В виду того, что ионы очень маленькие, даже в небольшом объеме воды содержится огромное количество частиц. Поэтому в химии концентрацию ионов принято выражать в молях на литр, где 1 моль - это "порция", равная Числу Авогадро = 6.02*1023 штук.
Концентрация ионов водорода в воде может варьироваться в очень широких пределах -
от 1 моль/л до 10-14 моль/л.
При расчетах результатов измерения работать с такими большими числами неудобно, поэтому для классификации содержания ионов водорода в воде была разработана специальная логарифмическая шкала, или шкала pH. Ее смысл заключается в том, что после вычисления десятичного логарифма от концентрации, получившееся отрицательное число затем необходимо умножить на (-1).
pH = - log(C),
где С - это концентрация ионов водорода H+, выраженная в моль/л.
Например:
концентрация ионов водорода C1 = 1 моль на литр.
pH = -log(1) = 0.
концентрация ионов водорода C1 = 0.1 моль на литр.
pH = -log(0.1) = -(-1) = 1.
концентрация ионов водорода C1 = 0.01 моль на литр .
pH = -log(0.01) = -(-2) = 2.
концентрация ионов водорода C1 = 1 моль на литр.
pH = -log(1) = 0.
концентрация ионов водорода C1 = 0.1 моль на литр.
pH = -log(0.1) = -(-1) = 1.
концентрация ионов водорода C1 = 0.01 моль на литр .
pH = -log(0.01) = -(-2) = 2.
На самом деле, эта формула верна лишь для очень разбавленных растворов, где можно пренебречь взаимодействием между компонентами раствора. Более точно ее можно представить как:
pH = -log(A),
где А - это активность ионов водорода, величина, пропорциональная концентрации и учитывающая различные взаимодействия между компонентами раствора.
pH = -log(A),
где А - это активность ионов водорода, величина, пропорциональная концентрации и учитывающая различные взаимодействия между компонентами раствора.
Нейтральная среда pH = 7.
Шкала рН непрерывна от 0 до 14, но в области pH = 7 происходит важный переход. Дело в том, что вода одновременно является и кислотой, и основанием:
Шкала рН непрерывна от 0 до 14, но в области pH = 7 происходит важный переход. Дело в том, что вода одновременно является и кислотой, и основанием:
Распадаясь под действием теплового движения вода отдает одновременно и ион водорода, и гидроксил ион. Произведение концентрации ионов водорода на концентрацию гидроксил-иона при каждой постоянной температуре есть величина постоянная и составляет 10-14. Эту величину называют ионным произведением воды.
Если в воде нет постоянных кислот и постоянных оснований, то такую среду принято считать нейтральной. Тогда концентрация ионов водорода в точности равна концентрации ионов гидроксила, а если их произведение составляет 10-14, то концентрация каждого из них равна 10-7. Поэтому рН = 7 - это нейтральная среда: концентрация ионов Н+ в этом случае равна концентрации ионов ОН-.
Откуда взялось число pH = 5.5 в рекламе шампуня?
Поверхность кожи имеет pH = 5.5, то есть обладает слабыми кислотными свойствами. В данном случае действует, так называемая кислотная мантия - защитный барьер, предохраняющий его обладателя от патогенных микроорганизмов, большинство из которых не любит кислую среду). Кислотная мантия кожи состоит из смеси кожного сала и пота, в которые добавлены примеси кислот, образующихся в результате биохимических реакций в эпидермисе - молочной кислоты, лимонной кислоты и др. Большое количество дерматологических проблем связано именно с нарушением уровня pH. Например, при грибковых заболеваниях рН возрастает до 6, при угревой болезни до 7. Соответственно, применение косметических средств не должно разрушать естественный защитный барьер кожи, поэтому шампунь с pH=5.5 в среднем подходит для поддержания здоровья "нормальной" кожи.
Если в воде нет постоянных кислот и постоянных оснований, то такую среду принято считать нейтральной. Тогда концентрация ионов водорода в точности равна концентрации ионов гидроксила, а если их произведение составляет 10-14, то концентрация каждого из них равна 10-7. Поэтому рН = 7 - это нейтральная среда: концентрация ионов Н+ в этом случае равна концентрации ионов ОН-.
Откуда взялось число pH = 5.5 в рекламе шампуня?
Поверхность кожи имеет pH = 5.5, то есть обладает слабыми кислотными свойствами. В данном случае действует, так называемая кислотная мантия - защитный барьер, предохраняющий его обладателя от патогенных микроорганизмов, большинство из которых не любит кислую среду). Кислотная мантия кожи состоит из смеси кожного сала и пота, в которые добавлены примеси кислот, образующихся в результате биохимических реакций в эпидермисе - молочной кислоты, лимонной кислоты и др. Большое количество дерматологических проблем связано именно с нарушением уровня pH. Например, при грибковых заболеваниях рН возрастает до 6, при угревой болезни до 7. Соответственно, применение косметических средств не должно разрушать естественный защитный барьер кожи, поэтому шампунь с pH=5.5 в среднем подходит для поддержания здоровья "нормальной" кожи.
