Calcula el valor de pH a partir de la concentració d'ions d'hidrogen (molaritat). Aquesta eina senzilla converteix la molaritat de [H+] en valors de la escala de pH per a aplicacions de química, biologia i proves d'aigua.
Fórmula
pH = -log10([H+])
El pH és una mesura de quina àcida o bàsica és una solució.
Un pH inferior a 7 és àcid, 7 és neutral, i superior a 7 és bàsic.
La Calculadora de Valor de pH és una eina essencial per determinar l'acidesa o l'alcalinitat d'una solució basada en la concentració d'ions d'hidrogen [H+]. El pH, que significa "potencial d'hidrogen", és una escala logarítmica que mesura com d'àcida o bàsica és una solució. Aquesta calculadora et permet convertir ràpidament la concentració d'ions d'hidrogen (molaritat) en un valor de pH fàcil d'usar, que és crucial per a diverses aplicacions en química, biologia, ciència ambiental i la vida quotidiana. Tant si ets un estudiant, investigador o professional, aquesta eina simplifica el procés de càlcul dels valors de pH amb precisió i facilitat.
El valor de pH es calcula mitjançant el logaritme negatiu (base 10) de la concentració d'ions d'hidrogen:
On:
Aquesta escala logarítmica transforma la gran gamma de concentracions d'ions d'hidrogen que es troben a la natura (que poden abastar molts ordres de magnitud) en una escala més manejable, que normalment oscil·la entre 0 i 14.
L'escala de pH és logarítmica, cosa que significa que cada canvi d'una unitat en pH representa un canvi de deu vegades en la concentració d'ions d'hidrogen. Per exemple:
Per a fins pràctics, els valors de pH es reporten normalment a una o dues xifres decimals. La nostra calculadora proporciona resultats a dues xifres decimals per a una precisió millorada mentre manté la usabilitat.
Introdueix la Concentració d'Ions d'Hidrogen: Introdueix la molaritat d'ions d'hidrogen [H+] en la teva solució (en mol/L).
Veure el Valor de pH Calculat: La calculadora mostrarà automàticament el valor de pH corresponent.
Interpreta el Resultat:
Copia el Resultat: Utilitza el botó de còpia per desar el valor de pH calculat per als teus registres o per a una anàlisi posterior.
La calculadora realitza les següents verificacions sobre les entrades dels usuaris:
Si es detecten entrades no vàlides, un missatge d'error et guiarà per proporcionar valors adequats.
L'escala de pH normalment oscil·la entre 0 i 14, amb 7 sent neutre. Aquesta escala s'utilitza àmpliament per classificar solucions:
| Rango de pH | Classificació | Exemples |
|---|---|---|
| 0-2 | Fortament àcida | Àcid de bateria, àcid estomacal |
| 3-6 | Àcida | Suc de llimona, vinagre, cafè |
| 7 | Neutra | Aigua pura |
| 8-11 | Bàsica | Aigua de mar, bicarbonat de sodi, sabó |
| 12-14 | Fortament bàsica | Ammoni, lleixiu, netejador de desguassos |
L'escala de pH és particularment útil perquè comprimeix una àmplia gamma de concentracions d'ions d'hidrogen en un rang numèric més manejable. Per exemple, la diferència entre pH 1 i pH 7 representa una diferència de 1.000.000 vegades en la concentració d'ions d'hidrogen.
La Calculadora de Valor de pH té nombroses aplicacions en diversos camps:
Un jardiner prova el seu sòl i descobreix que té un pH de 5.5, però vol fer créixer plantes que prefereixen un sòl neutre (pH 7). Utilitzant la calculadora de pH:
Això indica que el jardiner necessita reduir la concentració d'ions d'hidrogen per un factor d'aproximadament 31.6, cosa que es pot aconseguir afegint la quantitat adequada de calç al sòl.
Encara que el pH és la mesura més comuna de l'acidesa i l'alcalinitat, hi ha mètodes alternatius:
Acidesa Titulable: Mesura el contingut total d'àcids en comptes dels ions d'hidrogen lliures. S'utilitza sovint en ciència alimentària i vinificació.
Escala de pOH: Mesura la concentració d'ions hidroxil. Està relacionada amb el pH mitjançant l'equació: pH + pOH = 14 (a 25°C).
Indicadors Àcids-Bàsics: Químics que canvien de color a valors de pH específics, proporcionant una indicació visual sense mesura numèrica.
Conductivitat Elèctrica: En algunes aplicacions, especialment en ciència del sòl, la conductivitat elèctrica pot proporcionar informació sobre el contingut d'ions.
El concepte de pH va ser introduït pel químic danès Søren Peter Lauritz Sørensen el 1909 mentre treballava al Laboratori Carlsberg a Copenhaguen. La "p" en pH significa "potenz" (alemany per "potència"), i la "H" representa l'ió d'hidrogen.
Inicialment, el pH es definia simplement com el logaritme negatiu de l'activitat dels ions d'hidrogen. No obstant això, a mesura que la comprensió de la química àcida-bàsica va evolucionar, també ho va fer el marc teòric:
Aquests avenços teòrics han refinat la nostra comprensió del pH i la seva significació en els processos químics.
Aquí hi ha implementacions de la fórmula de càlcul de pH en diversos llenguatges de programació:
1' Fórmula d'Excel per al càlcul de pH
2=IF(A1>0, -LOG10(A1), "Entrada no vàlida")
3
4' On A1 conté la concentració d'ions d'hidrogen en mol/L
51import math
2
3def calculate_ph(hydrogen_ion_concentration):
4 """
5 Calcular el pH a partir de la concentració d'ions d'hidrogen en mol/L
6
7 Args:
8 hydrogen_ion_concentration: Concentració molar d'ions H+
9
10 Returns:
11 valor de pH o None si l'entrada és no vàlida
12 """
13 if hydrogen_ion_concentration <= 0:
14 return None
15
16 ph = -math.log10(hydrogen_ion_concentration)
17 return round(ph, 2)
18
19# Exemple d'ús
20concentration = 0.001 # 0.001 mol/L
21ph = calculate_ph(concentration)
22print(f"pH: {ph}") # Sortida: pH: 3.0
231function calculatePH(hydrogenIonConcentration) {
2 // Validar entrada
3 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
4 return null;
5 }
6
7 // Calcular pH utilitzant la fórmula: pH = -log10(concentració)
8 const pH = -Math.log10(hydrogenIonConcentration);
9
10 // Arrodonir a 2 decimals
11 return Math.round(pH * 100) / 100;
12}
13
14// Exemple d'ús
15const concentration = 0.0000001; // 10^-7 mol/L
16const pH = calculatePH(concentration);
17console.log(`pH: ${pH}`); // Sortida: pH: 7
181public class PHCalculator {
2 /**
3 * Calcular pH a partir de la concentració d'ions d'hidrogen
4 *
5 * @param hydrogenIonConcentration Concentració en mol/L
6 * @return valor de pH o null si l'entrada és no vàlida
7 */
8 public static Double calculatePH(double hydrogenIonConcentration) {
9 // Validar entrada
10 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
11 return null;
12 }
13
14 // Calcular pH
15 double pH = -Math.log10(hydrogenIonConcentration);
16
17 // Arrodonir a 2 decimals
18 return Math.round(pH * 100) / 100.0;
19 }
20
21 public static void main(String[] args) {
22 double concentration = 0.01; // 0.01 mol/L
23 Double pH = calculatePH(concentration);
24
25 if (pH != null) {
26 System.out.printf("pH: %.2f%n", pH); // Sortida: pH: 2.00
27 } else {
28 System.out.println("Entrada no vàlida");
29 }
30 }
31}
321#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <iomanip>
4
5double calculatePH(double hydrogenIonConcentration) {
6 // Validar entrada
7 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
8 return -1; // Codi d'error per entrada no vàlida
9 }
10
11 // Calcular pH
12 double pH = -log10(hydrogenIonConcentration);
13
14 // Arrodonir a 2 decimals
15 return round(pH * 100) / 100;
16}
17
18int main() {
19 double concentration = 0.0001; // 0.0001 mol/L
20 double pH = calculatePH(concentration);
21
22 if (pH >= 0) {
23 std::cout << "pH: " << std::fixed << std::setprecision(2) << pH << std::endl;
24 // Sortida: pH: 4.00
25 } else {
26 std::cout << "Entrada no vàlida" << std::endl;
27 }
28
29 return 0;
30}
311def calculate_ph(hydrogen_ion_concentration)
2 # Validar entrada
3 return nil if hydrogen_ion_concentration <= 0
4
5 # Calcular pH
6 ph = -Math.log10(hydrogen_ion_concentration)
7
8 # Arrodonir a 2 decimals
9 (ph * 100).round / 100.0
10end
11
12# Exemple d'ús
13concentration = 0.000001 # 10^-6 mol/L
14ph = calculate_ph(concentration)
15
16if ph
17 puts "pH: #{ph}" # Sortida: pH: 6.0
18else
19 puts "Entrada no vàlida"
20end
21Entendre el pH de substàncies comunes ajuda a contextualitzar l'escala de pH:
| Substància | pH Aproximat | Classificació |
|---|---|---|
| Àcid de bateria | 0-1 | Fortament àcida |
| Àcid estomacal | 1-2 | Fortament àcida |
| Suc de llimona | 2-3 | Àcida |
| Vinagre | 2.5-3.5 | Àcida |
| Suc de taronja | 3.5-4 | Àcida |
| Cafè | 5-5.5 | Àcida |
| Llet | 6.5-6.8 | Lleugerament àcida |
| Aigua pura | 7 | Neutra |
| Sang humana | 7.35-7.45 | Lleugerament bàsica |
| Aigua de mar | 7.5-8.4 | Lleugerament bàsica |
| Solució de bicarbonat de sodi | 8.5-9 | Bàsica |
| Sabó | 9-10 | Bàsica |
| Ammoni domèstic | 11-11.5 | Fortament bàsica |
| Lleixiu | 12.5-13 | Fortament bàsica |
| Netejador de desguassos | 14 | Fortament bàsica |
Aquesta taula il·lustra com l'escala de pH es relaciona amb substàncies que trobem a la vida quotidiana, des de l'àcid de bateria fortament àcid fins al netejador de desguassos fortament bàsic.
El pH és una mesura de com d'àcida o bàsica és una solució. Concretament, mesura la concentració d'ions d'hidrogen [H+] en una solució. L'escala de pH normalment oscil·la entre 0 i 14, amb 7 sent neutre. Valors per sota de 7 indiquen solucions àcides, mentre que valors per sobre de 7 indiquen solucions bàsiques (alcalines).
El pH es calcula mitjançant la fórmula: pH = -log₁₀[H+], on [H+] és la concentració molar d'ions d'hidrogen en solució (mol/L). Aquesta relació logarítmica significa que cada canvi d'unitat en pH representa un canvi de deu vegades en la concentració d'ions d'hidrogen.
Sí, encara que l'escala de pH convencional oscil·la entre 0 i 14, les solucions extremadament àcides poden tenir valors de pH negatius, i les solucions extremadament bàsiques poden tenir valors de pH superiors a 14. Aquests valors extrems són poc comuns en situacions quotidianes però poden ocórrer en àcids o bases concentrades.
La temperatura afecta les mesures de pH de dues maneres: canvia la constant de dissociació de l'aigua (Kw) i afecta el rendiment dels dispositius de mesura de pH. En general, a mesura que la temperatura augmenta, el pH de l'aigua pura disminueix, amb el pH neutre canviant per sota de 7 a temperatures més altes.
El pH mesura la concentració d'ions d'hidrogen [H+], mentre que el pOH mesura la concentració d'ions hidroxil [OH-]. Estan relacionats per l'equació: pH + pOH = 14 (a 25°C). Quan el pH augmenta, el pOH disminueix, i viceversa.
L'escala de pH és logarítmica perquè les concentracions d'ions d'hidrogen en solucions naturals i de laboratori poden variar per molts ordres de magnitud. Una escala logarítmica comprimeix aquesta àmplia gamma en un rang numèric més manejable, facilitant l'expressió i la comparació dels nivells d'acidesa.
Els càlculs de pH a partir de la molaritat són més precisos per a solucions diluïdes. En solucions concentrades, les interaccions entre ions poden afectar la seva activitat, fent que la simple fórmula pH = -log[H+] sigui menys precisa. Per a treballs precisos amb solucions concentrades, s'han de considerar els coeficients d'activitat.
Quan es barregen àcids i bases, es produeix una reacció de neutralització, produint aigua i una sal. El pH resultant depèn de les forces relatives i les concentracions de l'àcid i la base. Si es barregen quantitats iguals d'un àcid fort i una base forta, la solució resultant tindrà un pH de 7.
La majoria dels sistemes biològics funcionen dins de rangs de pH estrets. Per exemple, la sang humana ha de mantenir un pH entre 7.35 i 7.45. Els canvis en el pH poden afectar l'estructura de les proteïnes, l'activitat enzimàtica i la funció cel·lular. Molts organismes tenen sistemes tampó per mantenir nivells de pH òptims.
Els buffers de pH són solucions que resisteixen canvis en el pH quan s'afegeixen petites quantitats d'àcid o base. Normalment consisteixen en un àcid feble i la seva base conjugada (o una base feble i el seu àcid conjugat). Els buffers funcionen neutralitzant els àcids o bases afegits, ajudant a mantenir un pH estable en una solució.
Sørensen, S. P. L. (1909). "Estudis d'Enzims II: La Mesura i Importància de la Concentració d'Ions d'Hidrogen en les Reaccions Enzimàtiques." Biochemische Zeitschrift, 21, 131-304.
Harris, D. C. (2010). Anàlisi Química Quantitativa (8a ed.). W. H. Freeman and Company.
Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2013). Fonaments de la Química Analítica (9a ed.). Cengage Learning.
"pH." Encyclopedia Britannica, https://www.britannica.com/science/pH. Accedit 3 d'agost de 2024.
"Àcids i Bases." Khan Academy, https://www.khanacademy.org/science/chemistry/acids-and-bases-topic. Accedit 3 d'agost de 2024.
"Escala de pH." American Chemical Society, https://www.acs.org/education/resources/highschool/chemmatters/past-issues/archive-2014-2015/ph-scale.html. Accedit 3 d'agost de 2024.
Lower, S. (2020). "Equilibris Àcid-Base i Càlculs." Chem1 Virtual Textbook, http://www.chem1.com/acad/webtext/pdf/c1xacid1.pdf. Accedit 3 d'agost de 2024.
Preparat per calcular valors de pH per a les teves solucions? La nostra Calculadora de Valor de pH fa que sigui senzill convertir concentracions d'ions d'hidrogen en valors de pH amb només uns pocs clics. Tant si ets un estudiant treballant en deures de química, un investigador analitzant dades experimentals, o un professional monitoritzant processos industrials, aquesta eina proporciona resultats ràpids i precisos.
Introdueix la teva concentració d'ions d'hidrogen ara per començar!
Descobreix més eines que podrien ser útils per al teu flux de treball