其实pH值是一个化学标记,是用来测量某种溶液的酸碱度。众所周知,水是H2O组成(即2个氢原子,一个氧原子),纯水不是绝对不导电的,只是其导电性微弱得难以测出而已。如果用精密仪器测定纯水的导电性,就会发现它的极其微弱的导电能力。这说明水是一种极弱的电解质,它能微弱地电离出氢离子和氢氧根离子。由于氢原子失去它唯一的一个电子,实质上氢离子就是氢的原子核,所以氢离子不可能单独存在于水中,而是与未电离的水分子形成水合离子H2O或写成H3O+。
为了表示方便,通常简写为:
当水的电离达到平衡时,同样可以列出它的电离常数:
〔H+〕·〔OH-〕=K电离·〔H2O〕
实验测得,25℃时,纯水中H+和OH-的浓度都等于10-7M。由于1升水(约55.6摩尔)中仅有10-7摩尔水分子发生电离,所以电离前后水分子的摩尔数几乎不变,可以看做是个常数,K电离是个常数,因此它们的乘积也是常数,用KW表示。即
〔H+〕·〔OH-〕=KW
KW是水中〔H+〕和〔OH-〕的乘积,因此叫做水的离子积常数,简称水的离子积。25℃时,
KW=10-7×10-7=10-14
如果在纯水中加入少量的酸(增加H+浓度)或少量碱(增加OH-浓度)形成稀溶液时,则可使水的电离平衡发生移动,从而改变〔H+〕和〔OH-〕的相对大小,〔H+〕与〔OH-〕不再相等。但根据平衡移动原理,水的离子积仍保持不变。
由于在任何水溶液中,都存在着水的电离平衡,所以溶液中总是存在H+和OH-。我们已经知道,溶液的酸、碱性,取决于溶液中〔H+〕和〔OH-〕的相对大小。即
中性溶液:〔H+〕=10-7mol/L
酸性溶液:〔H+〕>10-7mol/L
碱性溶液:〔H+〕<10-7mol/L
〔H+〕的大小虽然可以表示溶液的酸、碱性,但在实际应用中有其不方便之处(例如:0.1mol/LHAc溶液,〔H+〕=1.34×10-3mol/L,0.1mol/LNH3·H2O溶液,〔H+〕=7.64×10-12mol/L),为了方便应用,在年由丹麦生物化学家SOERNSEN(泽伦森)建议将此不便使用的数值用H+浓度的负对数代替,并定义为pH值(pH是拉丁语PONDNSHYDROGENII一词的缩写)即氢离子〔H+〕浓度的常用对数的负值(pH=-lg(H+))。pH值和溶液的酸碱性间的关系用0-14表示:
中性溶液:pH=7
酸性溶液:pH<7
碱性溶液:pH>7
由此可见,溶液的酸性越强,pH值越小;碱性越强,pH越大。在更强的酸性溶液中,pH值可以小于零(例如10NHCI的pH值应为-1);更强的碱性溶液pH值也可以大于14,但在这种情况下,通常不再用pH值表示溶液的酸碱性,因为它反而不及用摩尔浓度或当量浓度表示方便。
我国新的《生活饮用水卫生标准》中规定的水质检测指标为项,而pH值只是感观性态和一般化学指标中的一项。(pH值定为:6.5~8.5)年世界卫生组织第一版的饮水指导准则中规定pH值为:6.5~9.2。在年第二版的饮水指导准则中规定为:6.5~8.5。年第三版饮水指导准则中规定为:6.5~8.0。在年第三版的修订文本认为:虽然该指标对人体健康没有危险,但是,对于水处理的控制参数还是应该加以考虑,pH值应控制在6.5~9.5。
据我国有关专家介绍,虽然pH通常对消费者没有直接影响。但它是操作上最重要的水质参数之一。在水处理的所有阶段都必须谨慎控制pH,以保证水的澄清和消毒取得满意结果。为有效进行加氯消毒,pH最好低于8。
然而,较低pH的水对金属管道和容器有腐蚀性。进入配水系统的水的pH必须加以控制,使其对主管道和家庭内水管的腐蚀性最小,碱度和钙可以使水的稳定性提高以控制水对管道和设备的侵蚀。如果不能将腐蚀作用降至最低,可能使饮用水受到污染,并对水的味道和外观有负面影响。不同的供水系统出于水的成分和用于配水系统的材料性质不同,对适宜pH也有不同要求,但通常的范围是pH6.5~8.5。
水在净化处理过程中,由于投加混凝剂和消毒剂等,可使水的pH值下降或升高,但过低可腐蚀管道,影响水质,过高又可析出溶解性盐类并降低消毒效果。根据我国多年来的供水实际情况,其上限很少超过8.5。故规定饮用水的pH值为6.5~8.5。世界卫生组织的研究报告表明,还没有发现饮用水pH值的大小与人体健康有直接关系。
世界卫生组织(WHO)主张,在日常生活中坚持“合理膳食”“适量运动”“戒烟限酒”“心理平衡”来指导自己的生活。我们不必每天去检测和计算自己饮用水的pH值是7.0还是7.3,只要饮用水安全卫生,每天饮用足够量的水,并坚持WHO的四项主张,那么各种疾病就可能远离我们,健康长寿也不再是一句空话。
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