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pH

1924
  • Søren Peder Lauritz Sørensen
  • G. N. Lewis
  • IUPAC
Misurazione del pH in laboratorio con un misuratore digitale in chimica analitica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

pH is formally defined as the negative decimal logarithm of the hydrogen ion activity, [latex]a_{H^+}[/latex]. The formula is [latex]pH = -\log_{10}(a_{H^+})[/latex]. Activity is the effective concentration of hydrogen ions, accounting for intermolecular forces, and is dimensionless. For dilute solutions, activity is approximately equal to the molar concentration of [latex]H^+[/latex] ions, simplifying the calculation.

The modern definition of pH using hydrogen ion activity ([latex]a_{H^+}[/latex]) is a refinement of Sørensen’s original 1909 proposal, which used hydrogen ion concentration. The activity is related to concentration ([latex]c[/latex]) by the activity coefficient ([latex]\gamma_{H^+}[/latex]): [latex]a_{H^+} = \gamma_{H^+} \cdot c/c^0[/latex], where [latex]c^0[/latex] is the standard concentration (1 mol/L). In dilute solutions, [latex]\gamma_{H^+}[/latex] approaches 1, and activity approximates concentration. However, in more concentrated solutions, ionic interactions reduce the effective concentration, making the activity-based definition more accurate.

Poiché l'attività di un singolo ione non può essere misurata indipendentemente, Iupac ha stabilito una definizione operativa. Questa definizione si basa su una cella di riferimento standard primaria e su una serie di soluzioni tampone standard certificate con valori di pH assegnati. Una misurazione pratica del pH confronta il potenziale di un elettrodo nella soluzione del campione con il suo potenziale in queste soluzioni tampone standard, calibrando di fatto la misurazione rispetto alla scala stabilita. Ciò garantisce la coerenza e la comparabilità dei valori di pH misurati in tutto il mondo.

UNESCO Nomenclature: 2201
– Chimica analitica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Teoria di Arrhenius degli acidi e delle basi
  • legge dell'azione di massa di Guldberg e Waage
  • concetto di attività chimica di GN Lewis
  • sviluppo delle scale logaritmiche
  • scala del pH iniziale di Sørensen basata sulla concentrazione

Applicazioni

  • monitoraggio della qualità dell'acqua
  • analisi del suolo in agricoltura
  • diagnostica clinica (analisi dei gas nel sangue)
  • produzione di alimenti e bevande
  • sintesi chimica
  • formulazione farmaceutica

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • monitoraggio del pH cellulare in tempo reale mediante nanosensori
  • sistemi di controllo automatizzato del pH per bioreattori
  • sensori intelligenti del suolo per l'agricoltura di precisione
  • indossabile sensors for monitoring sweat pH for health diagnostics
  • Sistemi di somministrazione di farmaci sensibili al pH
  • sistemi avanzati di monitoraggio della corrosione nelle condotte industriali
  • boe di tracciamento dell'acidificazione degli oceani con sonde di pH ad alta precisione
  • on-chip elettroforesi systems with integrated pH gradients
  • misuratori di pH autocalibranti per installazioni non presidiate a lungo termine
  • Impianti di trattamento delle acque basati sull'intelligenza artificiale che ottimizzano il dosaggio chimico in base ai dati del pH in tempo reale
Correlato a: pH, attività degli ioni idrogeno, logaritmo, elettrochimica, chimica analitica, IUPAC, concentrazione, soluzione acquosa, acidità, pOH.

Contesto storico

PH

1920
1921
1924
1924
1925
1926
1927
1920
1921
1922
1924
1925
1926
1926
1927

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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