КИСЛОТЫ, ОСНОВАНИЯ И СОЛИ
Кислоты, основания и соли являются самыми важными соединения, используемыми в химии. Разнообразные химические средства для уборки содержат эти вещества. Например, соляная, фосфорная и лимонная кислоты используются в производстве средств для удаления минеральных загрязнений, мытья унитазов, удаления ржавчины и очистки метала. Щелочные средства, например, обезжириватели, очистители для духовок и средства для чистки канализации содержат такие основания, как гидроксид натрия (каустическая сода), гидроксид калия, метасиликат натрия, тринатрий фосфат и гидроокись аммония. Такие соли, как лаурилсульфат натрия, натриевые соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и этоксисульфаты входят в состав шампуней для ковров, мыла для рук и средств для мытья машин для их большей эффективности.
Кислоты, основания и соли включают в свою структуру ионы водорода. Ион — это атом или молекула, образующиейся в результате потери или присоединения электронов. Если атом теряет один или более электронов, он становится положительно заряженным ионом (катионом). Если он присоединяет один или более электронов, он становится отрицательно заряженным ионом (анионом). Именно присутствие ионов водорода в растворе позволяет нам измерить его pH. Количество ионов водорода (H+) или гидроксила (OH–) в растворе определяет, является ли раствор кислотой или щелочью.
УПРОЩЕННАЯ ФОРМУЛА
Сёрен Педэр Лауриц Сёренсен
В 1909 датский биохимик Сёрен Педэр Лауриц Сёренсен предложил использовать логарифмическую шкалу для обозначения концентрации ионов водорода (Н+) и гидроксид-ионов (ОН–). Эта шкала теперь известна как шкала рН. Сёренсен знал, что в воде почти одинаковая концентрация положительных (Н+) и отрицательных (ОН–) ионов. Положительно заряженные ионы называются ионами водорода, а отрицательно заряженные ионы — гидроксид-ионами. Ученые измерили концентрацию ионов водорода в чистой воде, кислой воде и щелочной воде. Концентрация ионов водорода в чистой воде составила 1×10-7моль/л, Концентрация ионов водорода в кислой воде (соляная кислота) составила 1х100моль/л. В щелочной воде (гидроксид натрия) — 1х10-14моль/л.
При изменении показателя рН на единицу, концентрация ионов водорода меняется в 10 раз. Например, в растворе, рН которого равен 1, концентрация ионов водорода будет в 10 выше, чем при рН равном 2, в сто раз больше, чем при рН 3, и так далее. Это значит, что в растворе с рН 1 концентрация ионов водорода в миллион раз выше, чем при рН равном 7. Чтобы избавиться от столь запутанных показателей, ученые предложили упрощение. Они превратили показатели -7, 0 и -14 в 7, 0 и 14 соответственно. Таким образом, шкала рН теперь имеет значения от 0 до 14, где 7 обозначает нейтральность. Кислоты на этой шкале имеют показатели от 0 до 7, а щелочи от 7 до 14.
ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫЙ ЗНАК
Трудно дать точное определение рН. p — начальная буква слов Potenz (немец.) и puissance (фр.), которые переводят на английский как power или potency (power of Hydrogen, potency of Hydrogen), а на русский — показатель (водородный показатель). Но ни один вариант не отражает суть явления в полной мере. Проще говоря, рН показывает нам, чем является раствор: кислотой, щелочью или он нейтрален. Но он не отражает, сколько кислоты или щелочи в нем присутствует. Это хороший предупредительный знак, но он не говорит, является ли вещество агрессивным или опасным.
рН является очень важным показателем, от которого может зависеть жизнь. Например, значение рН человеческой крови лежит между 7,3 и 7,5. Если рН крови падает ниже 7,3, развивается ацидоз, если поднимается выше 7,5, то появляется алкалоз. Смерть наступает, если рН крови становится ниже 7,0 или выше 7,8. Само наше существование зависит от показаний рН крови.
рН моющего средства ничего не говорит о его эффективности или силе, а просто показывает концентрацию в нем ионов водорода или гидроксид-ионов. Например, эффективность средства для уборки нельзя определить, зная лишь его рН. Самое распространенное заблуждение о чистящих средствах гласит, что чем выше рН, тем качественнее оно очищает.
НЕСКОЛЬКО МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ рН
Существует несколько методов для измерения рН. Два наиболее простых — это лакмусовая бумага и жидкие кислотно-основные индикаторы. Наиболее широко используется прибор рН-метр, которые отличаются простотой в использовании и точностью. Когда химики хотят определить количество кислоты или щелочи в растворе, они прибегают к методу титрирования. Титрирование определяет содержание щелочи и/ или кислоты в растворе, а измерение рН показывает концентрацию ионов водорода в нем. Важно и то и другое.
В большинстве случаев, значение рН определяется электрометрическим методом (рН-метром) или цветовыми методами с помощью индикаторных растворов или бумаги. рН-метр точно определяет величину рН с помощью электрода, погруженного в исследуемый раствор. На шкале рН-метра сразу же регистрируется показания. рН вещества также можно определить путем добавления в него нескольких капель индикаторного раствор. Цвет, получившийся в результате смешивания, затем сравнивают со шкалой-эталоном.
При другом методе специальная фильтровальная бумага, покрытая индикаторным раствором, опускается в исследуемую жидкость, а изменившийся цвет бумаги затем сравнивают со шкалой-эталоном. Индикаторная бумага является самым простым методом определения кислотности или щелочности, но он не такой точный, как другие методы.
ЗНАЧИМОСТЬ рН В НАШЕЙ ЖИЗНИ
Специалисты осознают всю важность значения рН. Так например, для ухода за полами специалисты используют нейтральные (рН 7) средства для ежедневной уборки или щелочные (рН 12-13) для удаления защитного покрытия. Специалисты по коврам выбирают средства со значением рН от 7 до 10, чтобы не повредить ковер. Сельскохозяйственные работники следят за рН почвы, чтобы повысить урожайность. Персонал бассейнов поддерживают значения рН бассейна и джакузи в целях безопасности. В прачечных поддерживают рН выше 9,5 при отбеливании, чтобы защитить ткань от агрессивного воздействия отбеливателя. Промышленные предприятия контролируют выброс двуокиси серы, чтобы кислотные дожди не повредили нашу экологию. Это всего лишь несколько из тысячи примеров того, как рН влияет на нашу жизнь.
НИКОГДА НЕ ИГНОРИРУЙТЕ ЗНАЧЕНИЕ рН
Каждому специалисту клининговой индустрии важно иметь базовое представление о рН. Пренебрежение значением рН моющего раствора может дорого обойтись. При использовании средства неподходящего рН можно повредить напольные покрытия. Будьте осторожны и выбирайте средства с рН, соответствующим требованиям убираемой поверхности.
Роджер МакФадден,
Технический директор
Coastwide Laboratories