Жан-Поль Эймишен - Электроника?.. Нет ничего проще!

Л. — Да, если бы я не добавил в воду постороннее вещество. Ну и раз ты находишься на верном пути, скажи мне, какова концентрация ионов Н +в чистой воде.

Н. — Это можно рассчитать. Если | Н +| = | ОН -|, а их произведение равно 10 -14, то концентрация каждого из названных ионов составляет 10 -7.

Л. — Прекрасно. Если теперь я добавлю в воду кислоту, которая высвобождает большое количество ионов Н +, то концентрация ионов ОН -снизится, потому что произведение | Н +| х | ОН -| остается равным 10 -14. Чем больше ионов Н +, тем более выраженный кислотный характер приобретает раствор. Теперь принято измерять количество ионов Н +в растворе и обозначать его логарифмом в сопровождении значка Н +, эту величину называют водородным показателем pH раствора.

Н. — О! Опять логарифмы! Они приводят меня в ужас.

Л. — Все это не так страшно. Запомни только логарифмы некоторых чисел:

Н. — Значит, логарифм всего лишь показатель степени числа 10?

Л. — Видишь, ты сам это понял. Когда говорят, что pH раствора, например, 6, это означает, что концентрация ионов Н +в этом растворе составляет 10 -6. Ты знаешь, что очень чистая вода имеет показатель pH, равный 7. У кислых растворов показатель pH меньше 7…

Н. — Нет, ты ошибаешься! В кислых растворах концентрация ионов Н +выше.

Л. — Подожди, Незнайкин, разве ты не согласен, что 10 -2(или 0,01) все же больше, чем 10 -7(или 0,0000001)?

Н. — Согласен, ты прав. Но скажи, пожалуйста, до какого уровня может опуститься показатель pH в очень кислых растворах?

Л. — При pH = 0 в растворе в каждом литре содержится 1 грамм-ион Н +. А так как концентрация этих ионов может быть немного выше, то величина pH может спуститься несколько ниже нуля — почти до —1.

И наоборот, в основных (или щелочных) растворах, куда добавили ионов ОН -, концентрация ионов Н +опускается ниже уровня 10 -7и может дойти до 10 -14(когда на каждый литр раствора приходится 1 грамм-ион ОН -) и показатель pH может достичь 14.

Иногда показатель может еще повышаться почти до 15, но эти случаи носят скорее характер исключения, чем правила.

Н. — Но тогда величину pH совершенно невозможно измерить?

Л. — Почему ты думаешь, что при высоких значениях pH, иначе говоря у щелочных растворов, труднее измерить этот показатель?

Н. — Да потому, что даже с помощью точных измерительных приборов невозможно измерить количество ионов, когда в литре их всего лишь 10 -12или того меньше.

Л. — Ты совершенно прав, если пользоваться химическими методами (они бессильны уже при pH = 3). На практике же пользуются электрическими измерениями. Установили, что, когда тонкая перегородка из специального стекла разделяет два раствора с pH соответственно pH 1и рН 2(рис. 35), образуется электрическая батарея, э. д. с. которой примерно равна:

E = E 0+ 0,06·( рН 1 - рН 2),

где Е 0 — постоянная величина, зависящая от нескольких факторов.

Рис. 35. Разделяя тонкой стеклянной перегородкой (из стекла, с не очень хорошими свойствами изолятора) два раствора с разными pH, вызывают появление разности потенциалов, которая пропорциональна разности pHэтих растворов.

Когда хотят измерить pH какого-нибудь раствора, в него опускают небольшой шарик из специального стекла, в который налит кислый раствор с известным pH и опущена платиновая проволочка. Это приспособление называют стеклянным электродом.

Н. — Любознайкин! Все имеет свой предел, ну, хватит надо мною смеяться! Ведь стекло прекрасный изолятор (к счастью для электронных ламп). Как можно сделать электрод из стекла, которое не проводит электрического тока?