Calculadora de pH: Convertir Concentración de H+ a Valor de pH en Línea

¿Qué es una calculadora del valor del pH?

Una calculadora del valor del pH convierte la concentración de iones de hidrógeno en un valor de pH. Utiliza la fórmula pH = -log10([H+]), donde [H+] es la concentración de iones de hidrógeno en una disolución, medida en moles por litro (mol/L). El resultado sitúa la disolución en la escala de pH, que normalmente va de 0 a 14 e indica si la disolución es ácida, neutra o básica.

¿Qué es el pH?

pH son las siglas de «potencial de hidrógeno». Mide cuántos iones de hidrógeno están disueltos en un líquido. Un ion de hidrógeno es un solo protón, escrito como H+. Una disolución con muchos iones de hidrógeno es ácida. Una disolución con pocos iones de hidrógeno es básica, también llamada alcalina. El agua pura se encuentra en el punto medio, en pH 7, y se denomina neutra.

La concentración de iones de hidrógeno suele ser un número muy pequeño, como 0,0001 mol/L o 0,0000001 mol/L. El químico danés Søren Sørensen introdujo la escala de pH en 1909 para que los químicos pudieran escribir estos números pequeños como valores sencillos y manejables.

Fórmula del pH

La fórmula del pH es:

pH = -log₁₀[H+]

• pH es el resultado, normalmente un número entre 0 y 14.
• [H+] es la concentración de iones de hidrógeno, en moles por litro (mol/L).
• log₁₀ es el logaritmo en base 10.

La IUPAC define el pH a partir de la actividad de los iones de hidrógeno, y no de su concentración. La actividad es la concentración efectiva una vez que los iones interfieren entre sí. En las disoluciones diluidas, ambos valores son similares, y esta calculadora utiliza la concentración.

El signo menos invierte el logaritmo, por lo que una mayor cantidad de iones de hidrógeno produce un pH más bajo, y una menor cantidad produce un pH más alto. La relación siempre es inversa: un valor más alto de [H+] significa un pH más bajo, y un valor más bajo de [H+] significa un pH más alto.

Como la fórmula es un logaritmo, cada incremento de una unidad completa en la escala de pH representa un cambio de diez veces en la concentración de iones de hidrógeno. Una disolución con pH 4 tiene diez veces más iones de hidrógeno que una con pH 5, y cien veces más que una con pH 6.

Cómo calcular el pH a partir de la concentración de iones de hidrógeno

1. Determine la concentración de iones de hidrógeno, en mol/L.
2. Calcule el logaritmo en base 10 de ese número.
3. Multiplique el resultado por -1.

La concentración debe ser mayor que 0 mol/L. El logaritmo de 0 no está definido, por lo que la calculadora solicita un número positivo en lugar de devolver un resultado. La calculadora se abre con [H+] = 1 × 10⁻⁷ mol/L, el valor del agua pura a 25 °C, que da un pH de 7,00.

Ejemplo 1

Una disolución tiene una concentración de iones de hidrógeno de 1 × 10⁻⁴ mol/L.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

La disolución es ácida porque su pH es inferior a 7.

Ejemplo 2

Una disolución tiene una concentración de iones de hidrógeno de 6.3 × 10⁻⁵ mol/L.

pH = -log₁₀(6.3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

Esta disolución también es ácida. Es ligeramente menos ácida que la disolución con pH 4,00 anterior porque contiene menos iones de hidrógeno.

La escala de pH: ácida, neutra y básica

• pH inferior a 7: disolución ácida (más iones de hidrógeno)
• pH igual a 7: disolución neutra (agua pura a 25 °C)
• pH superior a 7: disolución básica o alcalina (menos iones de hidrógeno)

La escala suele mostrarse de 0 a 14, aunque no tiene un límite inferior ni superior fijo. Los ácidos muy concentrados pueden situarse por debajo de 0, y las bases muy concentradas pueden superar 14.

Un número de pH más alto siempre significa una concentración menor de iones de hidrógeno, no una mayor. Por ejemplo, una disolución con pH 4,05 tiene menos iones de hidrógeno, aproximadamente 8.9 × 10⁻⁵ mol/L, que una disolución con pH 4,00, que tiene 1.0 × 10⁻⁴ mol/L. Esto es importante al comprobar un electrodo de pH frente a una disolución tampón de referencia. Si un medidor indica un pH de 4,05 en lugar del pH esperado de 4,00 de la disolución tampón, está registrando ligeramente menos iones de hidrógeno de los que realmente contiene la disolución tampón, y puede ser necesario recalibrar el electrodo.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula el pH a partir de la concentración de iones de hidrógeno?

Calcule el logaritmo en base 10 de la concentración de iones de hidrógeno en mol/L y, a continuación, multiplique el resultado por -1. Para [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/L, pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

¿Cuál es la diferencia entre el pH y la concentración de iones de hidrógeno?

Describen la misma propiedad de dos formas. [H+] es una concentración, expresada en mol/L. El pH es su logaritmo negativo en base 10. La escala de pH convierte números de concentración muy pequeños en valores sencillos, aproximadamente entre 0 y 14.

¿Un pH más alto significa que hay más o menos iones de hidrógeno?

Menos. Debido al signo menos de la fórmula, el pH y la concentración de iones de hidrógeno varían en direcciones opuestas. Un pH más alto siempre corresponde a un valor más bajo de [H+], y un pH más bajo siempre corresponde a un valor más alto de [H+].

¿Puede el pH ser negativo o superior a 14?

Sí, aunque no es habitual. Los ácidos muy concentrados pueden tener un pH inferior a 0, y las bases muy concentradas pueden tener un pH superior a 14. La mayoría de las disoluciones cotidianas se encuentran entre 0 y 14.

¿Cuál es el pH del agua pura?

El agua pura tiene un pH de 7,00 a 25 °C, con una concentración de iones de hidrógeno de 1 × 10⁻⁷ mol/L. Se define como neutra, a medio camino entre ácida y básica en la escala estándar.

¿Afecta la temperatura al cálculo del pH?

La fórmula pH = -log₁₀[H+] no cambia con la temperatura. Sin embargo, la concentración de iones de hidrógeno del agua neutra sí varía con la temperatura, por lo que el valor de pH que se considera neutro se aleja ligeramente de 7,00 a temperaturas distintas de 25 °C.