האם pH שלילי אפשרי?

הטווח הרגיל של ערכי pH פועל מ -0 ל -14. אם תינתן לך המולאריות של יוני מימן של חומצה שהיא גדולה מאחת, תעשה זאת לחשב ערך pH שלילי לחומצה. האם ניתן לקבל ערך pH שלילי?

בהחלט אפשר לחשב ערך pH שלילי. אך מצד שני, בין אם מדובר בחומצה ובין אם לא יש ל ערך pH שלילי אינו דבר שאתה יכול לאמת היטב במעבדה.

בפועל, כל חומצה שתניב ריכוז של יוני מימן במולאריות גבוהה מ- 1 תחושב כ- pH שלילי. לדוגמא, pH של 12M HCl (חומצה הידרוכלורית) מחושב להיות -log (12) = -1.08. אבל, אתה לא יכול למדוד את זה בעזרת מכשיר או מבחן. אין שום נייר לקמוס מיוחד שהופך צבע כשהערך הוא מתחת לאפס. מדי pH הם טובים יותר מנייר pH, ובכל זאת אינך יכול פשוט לטבול כוס אלקטרודה pH ב- HCl ומודדים pH שלילי. הסיבה לכך היא שאלקטרודות pH של זכוכית סובלות מפגם שנקרא 'שגיאת חומצה' הגורם להם למדוד pH גבוה יותר מאשר ה- pH האמיתי. קשה מאוד ליישם תיקון לפגם זה בכדי להשיג את pH אמיתי ערך.

כמו כן, חומצות חזקות אל תתנתק לחלוטין במים בגובה ריכוזים. במקרה של HCl, חלק מהמימן יישאר קשור לכלור, ולכן מבחינה זו, ה- pH האמיתי יהיה גבוה יותר מה- pH שתחשיב ממולריות חומצית.

כדי לסבך עוד יותר את המצב, הפעילות או הריכוז היעיל של יוני מימן בחומצה חזקה מרוכזת גבוהה מהריכוז בפועל. הסיבה לכך היא שיש כל כך מעט מים ליחידת חומצה. ואילו pH בדרך כלל מחושב כ- log [H⁺] (שלילי של הלוגריתם של מולקולת יון המימן), יהיה מדויק יותר לכתוב pH = - log aH⁺ (שלילי על לוגריתם של פעילות יון מימן). השפעה זו של הפעילות המשופרת של יון מימן היא חזקה מאוד והופכת את החומציות נמוכה בהרבה מכפי שהייתם מצפים מהמולאריות החומצית.

לסיכום, לא ניתן למדוד במדויק pH נמוך במיוחד באמצעות אלקטרודת pH של זכוכית וקשה לדעת האם הורדת החומציות על ידי פעילות יון המימן המוגברת יותר ממה שהיא מוגברת על ידי לא שלמה ניתוק. PH שלילי אפשרי ופשוט לחישוב, אך לא משהו שאתה יכול למדוד בקלות. אלקטרודות מיוחדות משמשות להערכת ערכי pH נמוכים במיוחד. בנוסף ל- pH שלילי, אפשרי גם ל- pH לערך של 0. החישוב חל גם על תמיסות אלקליות, בהן ערך ה- POH יכול לחרוג מעבר לטווח האופייני.