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📜  pH值在日常生活中的重要性

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:10.457000             🧑  作者: Mango

pH值在日常生活中的重要性

酸、碱和盐对化学和我们的日常生活都有影响。酸有酸味（酸这个词来自拉丁语“acere”，意思是“酸”），碱有苦味，而盐本身有咸味。柠檬酸存在于橙子和柠檬等水果中，罗望子中含有酒石酸，苹果中含有苹果酸，牛奶和奶制品中含有乳酸，胃液中含有盐酸。还可以找到许多碱，例如石灰水。

这些酸中有很多是在我们的日常生活中使用的，比如厨房里的醋或醋酸，洗衣中的硼酸，烹饪中的小苏打，清洁中的苏打水等等。我们日常生活中不使用的许多酸和碱被用于实验室和工业，例如 HCl、H 2 SO 4和 NaOH、KOH 等。当这些酸和碱以适当的数量混合时，中和过程会产生盐和水。例如，NaCl 和 KCl 是在海水和天然岩石沉积物中发现的天然盐。

什么是 pH 值？

pH 一词最早由 Soren Peter（生物化学家）于 1909 年引入。为了确定酸和碱的强度，我们使用一种通用指示剂，该指示剂在溶液中氢离子的不同浓度下显示不同的颜色。 pH值一般用于定量确定酸碱的强弱。

用于计算 pH 值的公式：

pH = -log [H+]

pH 化学

医生和科学家普遍认为，保持良好的 pH 平衡对整体健康很重要。您摄入的食物和饮料决定了您体内的 pH 值或可能的氢含量。氢离子的浓度决定了 pH 值。在 0 到 14 的范围内进行此计算。

pH 刻度是对数的，表示溶液中氢离子的浓度以相反的顺序排列。因为 pH 公式将溶液中氢离子的摩尔浓度近似为以 10 为底的对数的负数，所以情况就是这样。 pH 定义为以 10 为底的对数表示的 H+ 离子活性的负值。 pH标度可以追溯到一组标准溶液，其pH值已在国际上达成一致。通过计算氢电极和标准电极（如氯化银电极）之间的电位差，使用带有转移的浓差电池得出初级 pH 标准值。水溶液的 pH 值可以用玻璃电极和 pH 计或变色指示剂测量。

什么是pH值？

为了找到一个组件的 pH 值，我们使用 pH 标度。 pH 值范围为 0 到 14，其中 0 表示非常酸性，14 表示非常碱性。 7 是刻度的中心，如果任何溶液的 pH 值为 7，则表示该溶液本质上是中性的。小于 7 的值表示溶液呈酸性，大于 7 的值表示溶液呈碱性。

酸碱度标度

pH指示剂

确定溶液是酸性还是碱性的指示剂称为 pH 指示剂。通常，指示剂会根据 pH 值导致溶液或纸的颜色发生变化。有不同类型的指示剂，有些是固体，有些是液体。但是，最常见的指标以纸条的形式出现，称为石蕊试纸。加入酸性溶液时颜色变为红色，用碱性溶液测试时呈蓝色。此外，还有各种其他方法可以在家中制作指标。

pH值的限制

  1. 1N 强酸溶液的 pH 值为零。
  2. 对于浓度为 2N、3N、ION 的强酸，pH 为负值。
  3. 在更高的浓度下，使用 Hammett 酸度函数而不是 pH。

pH值在日常生活中的重要性

消化系统

在人体中，所有生理反应都发生在 7 – 7.8 的 pH 值。由于暴饮暴食或各种原因导致过量的 HCl（盐酸）被释放，食物进入胃（使胃的 pH 值在 1 和 3 之间）时会分泌盐酸。胃中过量的 HCl 会导致消化不良，从而产生疼痛和刺激（胃的 pH 值降低）。为了治疗消化不良，我们可以服用一种叫做抗酸剂（anti-acid）的碱。抗酸剂是一组温和的碱。它们本质上是碱性的，它们与胃中过量的酸反应并中和它。 （对我们的身体没有毒性作用）

用于治疗由于酸度引起的消化不良的常见抗酸剂是：-

  • 氧化镁乳（氢氧化镁）

Mg(OH) 2 (s) + 2HCl(aq) → 2H 2 O(l) + MgCl 2 (aq)

  • 小苏打（碳酸氢钠）

NaHCO₃ + HCl ➝ NaCl + CO₂ + H₂O

蛀牙

当我们吃食物时，口腔中的细菌会将糖分分解成酸。酸会降低口腔中的 pH 值，使其呈酸性。当口腔的 pH 值低于 5.5 时，我们的牙齿就会开始腐烂。蛀牙的发生是因为酸变得足够强以攻击（我们牙齿的）珐琅质并腐蚀它。预防蛀牙的最佳方法是在进食后彻底清洁口腔。许多牙膏都含有中和口腔酸的碱（牙膏的pH值约为8.0）。所以用牙膏清洁牙齿可以中和口腔中多余的酸。

植物和动物对 pH 变化很敏感

当土壤的 pH 值接近 7 时，大多数植物生长最好。如果土壤太酸（低 pH 值），则用以下方法处理：-

  • 生石灰（氧化钙）
  • 熟石灰（氢氧化钙）
  • 粉笔（碳酸钙）。

如果土壤过于碱性，则可以通过添加含有酸性物质的肥料或堆肥（腐烂的有机物质）来减少土壤的碱性。 pH值在包括人类在内的动物的生存中也起着重要作用。水生动物可以在 pH 值变化范围很窄的水体中生存。水体的高酸度会杀死水生动物。碳酸钙通常被添加到酸性湖水中以中和来自酸雨的酸。

动植物化学战自卫

当蜜蜂蜇人时，它会将甲酸注入皮肤。通过摩擦温和的小苏打可以中和蜜蜂叮咬注入的酸性液体。当黄蜂叮咬时，它会将碱性液体（甲酸（HCOOH））注入皮肤，引起灼痛。在被蜇伤的部位涂抹温和的酸醋可以缓解疼痛。当一个人触摸荨麻植物的叶子时，荨麻叶子的刺毛将甲酸注入皮肤。它可以通过摩擦小苏打或生长在荨麻植物旁边并且本质上是基本的码头植物来中和。

HCOOH + NaHCO 3 ⟶ HCOONa + CO 2 + H 2 O

柠檬汁清洁铜器皿

当铜容器长时间暴露在潮湿空气中时，会在铜容器上形成一层暗绿色薄膜。氢氧化铜 (Cu(OH) 2 ) 和碳酸铜 (CuCO 3 ) 结合形成该绿色层。

反应是，

2Cu + H 2 O + CO 2 + O 2 ⟶ Cu(OH) 2 + CuCO 3

由于这些商品本质上是碱性的，因此需要柠檬或罗望子汁等酸性物质来清洁它们。选择这些酸性化合物进行清洁是因为它们擅长清洁铜器皿。

示例问题

问题1：任何溶液的pH值表示什么？

回答：

问题 2：根据其性质（酸性、碱性或中性）将以下溶液分组，并按浓度和酸性和碱性更强的状态排列它们（溶液的 pH 值在括号中给出）：-

解决方案 1(8)、解决方案 2(3)、解决方案 3(10)、解决方案 4(7)、解决方案 5(13)、解决方案 6(1)

回答：

问题 3：人胃内的正常 pH 值是多少？为什么消化时pH值会降低？

回答：

问题 4：列出用于治疗因酸度引起的消化不良的常用抗酸剂。

回答：

问题 5：如何中和蜜蜂蜇伤对人体的影响？

回答：

问题6：可以在土壤中添加什么来降低其酸度并使其适合农作物生长？

回答：

问题 7：为您提供了三支试管。其中一个含有蒸馏水，另外两个分别含有酸性溶液和碱性溶液。如果只给你红色石蕊试纸，你将如何识别每支试管的内容物？

回答 ：