pH калкулатор: Конвертиране на H+ концентрация към pH стойност онлайн

Какво представлява калкулаторът за стойност на pH?

Калкулаторът за стойност на pH преобразува концентрацията на водородните йони в стойност на pH. Той използва формулата pH = -log10([H+]), където [H+] е концентрацията на водородните йони в разтвора, измерена в молове на литър (mol/L). Резултатът поставя разтвора върху скалата на pH, която обикновено е от 0 до 14 и показва дали разтворът е кисел, неутрален или основен.

Какво е pH?

pH означава „водороден показател“. То измерва количеството водородни йони, разтворени в течност. Водородният йон е единичен протон, записван като H+. Разтвор с много водородни йони е кисел. Разтвор с малко водородни йони е основен, наричан също алкален. Чистата вода е по средата, при pH 7, и се нарича неутрална.

Концентрацията на водородните йони обикновено е много малко число, например 0,0001 mol/L или 0,0000001 mol/L. Датският химик Сьорен Сьоренсен въвежда скалата на pH през 1909 г., за да могат химиците да записват тези малки числа като прости и удобни за работа стойности.

Формула за pH

Формулата за pH е:

pH = -log₁₀[H+]

• pH е резултатът, обикновено число между 0 и 14.
• [H+] е концентрацията на водородните йони в молове на литър (mol/L).
• log₁₀ е логаръм с основа 10.

IUPAC определя pH чрез активността на водородните йони, а не чрез концентрацията. Активността е ефективната концентрация, след като йоните си взаимодействат. В разредените разтвори двете стойности са близки и този калкулатор използва концентрацията.

Знакът минус обръща логаръма, така че повече водородни йони дават по-ниско pH, а по-малко водородни йони — по-високо pH. Връзката винаги е в противоположни посоки: по-висока [H+] означава по-ниско pH, а по-ниска [H+] — по-високо pH.

Тъй като формулата е логаритмична, всяка цяла стъпка по скалата на pH съответства на десетократна промяна в концентрацията на водородните йони. Разтвор с pH 4 има десет пъти повече водородни йони от разтвор с pH 5 и сто пъти повече от разтвор с pH 6.

Как се изчислява pH от концентрацията на водородните йони

1. Намерете концентрацията на водородните йони в mol/L.
2. Изчислете логаръма с основа 10 на това число.
3. Умножете резултата по -1.

Концентрацията трябва да е по-голяма от 0 mol/L. Логаръмът на 0 не е дефиниран, затова калкулаторът изисква положително число, вместо да връща резултат. Калкулаторът се отваря със стойност [H+] = 1 × 10⁻⁷ mol/L — стойността за чиста вода при 25 °C, която дава pH 7,00.

Пример 1

Разтвор има концентрация на водородните йони 1 × 10⁻⁴ mol/L.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

Разтворът е кисел, тъй като неговото pH е под 7.

Пример 2

Разтвор има концентрация на водородните йони 6,3 × 10⁻⁵ mol/L.

pH = -log₁₀(6,3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

Този разтвор също е кисел. Той е малко по-малко кисел от разтвора с pH 4,00 по-горе, защото съдържа по-малко водородни йони.

Скалата на pH: кисела, неутрална и основна среда

• pH под 7: кисел разтвор (повече водородни йони)
• pH, равно на 7: неутрален разтвор (чиста вода при 25 °C)
• pH над 7: основен или алкален разтвор (по-малко водородни йони)

Скалата обикновено се показва от 0 до 14, макар че няма фиксирана долна или горна граница. Силно концентрираните киселини могат да имат стойност под 0, а силно концентрираните основи — над 14.

По-високото число за pH винаги означава по-ниска концентрация на водородни йони, а не по-висока. Например разтвор с pH 4,05 има по-малко водородни йони, приблизително 8,9 × 10⁻⁵ mol/L, от разтвор с pH 4,00, който има 1,0 × 10⁻⁴ mol/L. Това е важно при проверка на pH електрод спрямо референтен буферен разтвор. Ако уредът отчита pH 4,05 вместо очакваното pH 4,00 на буферния разтвор, той регистрира малко по-малко водородни йони от действителното съдържание на буфера и електродът може да се нуждае от повторно калибриране.

Често задавани въпроси

Как се изчислява pH от концентрацията на водородните йони?

Изчислете логаръма с основа 10 на концентрацията на водородните йони в mol/L, след което умножете по -1. При [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/L, pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

Каква е разликата между pH и концентрацията на водородните йони?

Те описват едно и също свойство по два начина. [H+] е концентрация в mol/L. pH е отрицателният логаръм с основа 10 на тази концентрация. Скалата на pH превръща много малките стойности на концентрацията в прости числа, приблизително между 0 и 14.

Означава ли по-високото pH повече или по-малко водородни йони?

По-малко. Заради знака минус във формулата pH и концентрацията на водородните йони се изменят в противоположни посоки. По-високото pH винаги съответства на по-ниска [H+], а по-ниското pH — на по-висока [H+].

Може ли pH да бъде отрицателно или по-високо от 14?

Да, макар че това е необичайно. Силно концентрираните киселини могат да имат pH под 0, а силно концентрираните основи — pH над 14. Повечето разтвори от ежедневието са между 0 и 14.

Какво е pH на чистата вода?

Чистата вода има pH 7,00 при 25 °C и концентрация на водородните йони 1 × 10⁻⁷ mol/L. Това се определя като неутрална среда — по средата между киселата и основната среда по стандартната скала.

Влияе ли температурата върху изчисляването на pH?

Формулата pH = -log₁₀[H+] не се променя с температурата. Но концентрацията на водородните йони в неутралната вода се изменя с температурата, така че стойността на pH, считана за неутрална, се отдалечава леко от 7,00 при температури, различни от 25 °C.