ช่วงปกติของค่า pHคือตั้งแต่ 0 ถึง 14 อย่างไรก็ตาม หากคุณได้รับค่าโมลาริตีของไฮโดรเจนไอออนในกรดที่มากกว่าหนึ่งคุณจะคำนวณค่า pH ที่เป็นลบสำหรับกรดนั้น เป็นไปได้ไหมที่จะมีค่า pH เป็นลบ?
ค่า pH เป็นลบทำงานอย่างไร
เป็นไปได้ที่จะคำนวณค่า pH ที่เป็นลบได้ อย่างแน่นอน แต่ในทางกลับกัน การที่กรดมีค่า pH ติดลบหรือไม่นั้นไม่ใช่สิ่งที่จะตรวจสอบได้เป็นอย่างดีในห้องปฏิบัติการ
ในทางปฏิบัติ กรดใดๆ ที่สร้างความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนที่มากกว่า 1 โมลาริตีจะถูกคำนวณให้มีค่า pH เป็นลบ ตัวอย่างเช่น ค่า pH ของ 12 M HCl (กรดไฮโดรคลอริก) คำนวณเป็น -log(12) = -1.08 แต่ไม่สามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือหรือการทดสอบ ไม่มีกระดาษลิตมัสพิเศษที่จะเปลี่ยนสีเมื่อค่าต่ำกว่าศูนย์ เครื่องวัดค่า pH ดีกว่ากระดาษวัดค่า pH แต่คุณไม่สามารถจุ่มอิเล็กโทรดวัดค่า pH แบบแก้ว ลงใน HCl แล้ววัดค่า pH ที่เป็นลบได้ เนื่องจากอิเล็กโทรดวัดค่า pH แบบแก้วประสบกับข้อบกพร่องที่เรียกว่า “ข้อผิดพลาดของกรด” ซึ่งทำให้วัดค่า pH ได้สูงกว่าค่า pH จริงเป็นเรื่องยากมากที่จะใช้การแก้ไขข้อบกพร่องนี้เพื่อให้ได้ค่าpH ที่แท้จริง
นอกจากนี้กรดแก่จะไม่แตกตัวในน้ำที่มีความเข้มข้นสูง ในกรณีของ HCl ไฮโดรเจนบางส่วนจะยังคงติดอยู่กับคลอรีน ดังนั้นในแง่นี้ ค่า pH ที่แท้จริงจะสูงกว่าค่า pH ที่คุณจะคำนวณได้จากโมลาริตีของกรด
เพื่อทำให้สถานการณ์ซับซ้อนยิ่งขึ้น กิจกรรมที่มีประสิทธิผลหรือความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในกรดเข้มข้นเข้มข้นจะมากกว่าความเข้มข้นจริง นี่เป็นเพราะมีน้ำน้อยมากต่อหน่วยของกรด แม้ว่าโดยทั่วไปจะคำนวณค่า pH เป็น -log [H + ] (ค่าโมลาริตีของค่าล็อกไฮโดรเจนไอออนที่เป็นลบ) การเขียนค่า pH = – ค่าล็อก aH + (กิจกรรมของค่าล็อกไฮโดรเจนไอออนที่เป็นค่าลบ) จะแม่นยำกว่า ผลกระทบของกิจกรรมไฮโดรเจนไอออนที่ปรับปรุงแล้วนี้มีความรุนแรงมาก และทำให้ค่า pH ต่ำกว่าที่คาดไว้จากโมลาริตีของกรด
สรุปค่า pH เป็นลบ
โดยสรุป ค่า pH ที่ต่ำมากไม่สามารถวัดได้อย่างแม่นยำด้วยอิเล็กโทรด pH แบบแก้ว และเป็นการยากที่จะบอกว่าค่า pH ลดลงจากกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออนที่เพิ่มขึ้นมากกว่าการแยกตัวไม่สมบูรณ์หรือไม่ ค่า pH ที่เป็นลบเป็นไปได้และง่ายต่อการคำนวณ แต่ไม่ใช่สิ่งที่คุณจะวัดได้ง่ายๆ อิเล็กโทรดพิเศษใช้เพื่อประเมินค่า pH ที่ต่ำมาก นอกจากค่า pH ที่เป็นลบแล้ว ยังเป็นไปได้ที่ค่า pH จะมีค่าเป็น 0 การคำนวณยังใช้กับสารละลายอัลคาไลน์ ซึ่งค่า pOH สามารถขยายเกินช่วงปกติได้
