Emlékszem, hogy az iskolában elég korán tanultam a savakról és bázisokról (vagy savakról és lúgokról). A savak éles, ecetes anyagok voltak, mint a citromlé, míg a lúgok szappanos anyagok, mint a mészvíz vagy a marónátron. Tanultunk a pH-skáláról is, amely egy anyag savasságát vagy lúgosságát méri. A pH-skála 1-14-ig terjed, a pH7 a teljesen semleges, azaz a víz. Bármi, aminek nagyon alacsony a pH-értéke, savas, míg a magas pH-értékű anyagok lúgosak.

Csak később jöttem rá, hogy mit is jelent valójában a pH-skála, és amikor megtudtam, teljesen kiakadtam. Mindig azt feltételeztem, hogy vagy két szót jelent, vagy valakiről nevezték el. Néha elgondolkodtam azon, hogy miért írják így (kis p, nagy H), de soha nem annyira, hogy komolyan rákérdezzek.

Kezdésnek, az a H nem H. Azért van nagybetűvel írva, mert ez a hidrogén szimbóluma.

A p sem p, hanem egy betű, amit egy matematikai művelet rövidítéseként használnak. Konkrétan a “-log10” művelet. Amit eddig a pH betűinek hittem, az valójában egy tudományos képlet, a hidrogénionok koncentrációjának -log10-ese:

pH = – log10

Ezt szem előtt tartva a pH-skála sokkal több értelmet nyert, mint a savasság mértékegysége. A savaknak többféle definíciója van, de összességében olyan anyagok, amelyek oldatban hidrogénionokat képesek termelni. A pH egy módja annak, hogy megmutassuk, hány hidrogéniont szabadítanak fel anélkül, hogy az összes iont össze kellene számolni. A pH-nak nincsenek mértékegységei sem, ami nagyon hasznos a hozzám hasonló emberek számára, akik zavarosnak találják az egységeket.

Hogy tehát egy anyag savas legyen, hidrogént kell tartalmaznia, mégpedig olyan formában, amely vízbe szabadulhat. Az olyan anyagok, mint a CH4 (metán) nem savasak, mivel mind a négy hidrogén nagyon szorosan kötődik a szénhez, és nem megy sehova. A CH4 pH-ja semleges, 7 körüli. Másrészt az olyan anyagokat, mint a sósav (HCl), poláris ionos kötések tartják össze, és amikor vízbe kerül, a hidrogén hidrogénionok képződésével elszakad, így a folyadék savas lesz. A HCl-nek ezért nagyon alacsony a pH-ja, és nagyon erős savnak számít.

A gyenge savak, amelyek pH-ja 5 vagy 6, valamivel összetettebbek. Ezek akkor keletkeznek, ha egy vegyület hidrogénionokat tud felszabadítani, de csak nagyon gyengén. Ilyenek például gyakran szerves vegyületek, amelyek kémiai szerkezetében ugyan sok hidrogén található, de ezek közül csak nagyon kevés képes oldatban leválni. Az ecetsav (HC2H3O2) gyenge sav, mivel csak az egyenlet elején lévő hidrogén képes disszociálni, és ez energetikailag nem roppant kedvező számára.”

A pH-skála, az egyes pH-értékekhez tartozó anyagok felsorolásával. A savak a tetején, a bázisok az alján. A kép kreditje lentebb.

Azt szeretem, hogy a “pH”-nak tényleges kémiai és matematikai jelentése van, és nem csak egy véletlenszerű betűhalmaz. Bár a savasság matematikája kissé bonyolulttá válhat, minél mélyebbre megyünk a kémiában, a -log10 még mindig a savasság és a lúgosság fő definíciója.

Kredit link a 2. képhez