pH Kalkulator: Online pretvorba H+ koncentracije u pH vrijednost

Što je kalkulator pH-vrijednosti?

Kalkulator pH vrijednosti pretvara koncentraciju vodikovih iona u pH vrijednost. Upotrebljava formulu pH = -log10([H+]), pri čemu je [H+] koncentracija vodikovih iona u otopini, izražena u molovima po litri (mol/L). Rezultat smješta otopinu na pH-ljestvicu, koja se obično proteže od 0 do 14 i pokazuje je li otopina kisela, neutralna ili lužnata.

Što je pH?

pH je kratica za „potenciju vodika”. Mjeri koliko je vodikovih iona otopljeno u tekućini. Vodikov ion je jedan proton i zapisuje se kao H+. Otopina s mnogo vodikovih iona kisela je. Otopina s malo vodikovih iona lužnata je, odnosno alkalna. Čista voda nalazi se u sredini, pri pH 7, i naziva se neutralnom.

Koncentracija vodikovih iona obično je vrlo malen broj, primjerice 0,0001 mol/L ili 0,0000001 mol/L. Danski kemičar Søren Sørensen uveo je pH-ljestvicu 1909 kako bi kemičari te male brojeve mogli zapisivati kao jednostavne i lakše upotrebljive vrijednosti.

Formula za pH

Formula za pH glasi:

pH = -log₁₀[H+]

• pH je rezultat, obično broj između 0 i 14.
• [H+] je koncentracija vodikovih iona, izražena u molovima po litri (mol/L).
• log₁₀ je logaritam s bazom 10.

IUPAC definira pH na temelju aktivnosti vodikovih iona, a ne koncentracije. Aktivnost je efektivna koncentracija koja uzima u obzir međudjelovanje iona. U razrijeđenim otopinama te su dvije vrijednosti bliske, a ovaj kalkulator upotrebljava koncentraciju.

Predznak minus mijenja predznak logaritma, pa veći broj vodikovih iona daje niži pH, a manji broj vodikovih iona viši pH. Odnos je uvijek obrnut: veća [H+] znači niži pH, a manja [H+] znači viši pH.

Budući da je formula logaritamska, svaki cijeli korak na pH-ljestvici predstavlja deseterostruku promjenu koncentracije vodikovih iona. Otopina pri pH 4 ima deset puta više vodikovih iona nego ona pri pH 5, a sto puta više nego ona pri pH 6.

Kako izračunati pH iz koncentracije vodikovih iona

1. Odredite koncentraciju vodikovih iona u mol/L.
2. Izračunajte logaritam s bazom 10 tog broja.
3. Pomnožite rezultat s -1.

Koncentracija mora biti veća od 0 mol/L. Logaritam od 0 nije definiran, pa kalkulator traži pozitivan broj umjesto da vrati rezultat. Kalkulator se otvara s vrijednošću [H+] = 1 × 10⁻⁷ mol/L, što je vrijednost za čistu vodu pri 25 °C i daje pH 7,00.

Primjer 1

Otopina ima koncentraciju vodikovih iona 1 × 10⁻⁴ mol/L.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

Otopina je kisela jer je njezin pH niži od 7.

Primjer 2

Otopina ima koncentraciju vodikovih iona 6,3 × 10⁻⁵ mol/L.

pH = -log₁₀(6,3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

I ova je otopina kisela. Nešto je manje kisela od otopine pH 4,00 iz prethodnog primjera jer ima manje vodikovih iona.

pH-ljestvica: kiselo, neutralno i lužnato

• pH niži od 7: kisela otopina (više vodikovih iona)
• pH jednak 7: neutralna otopina (čista voda pri 25 °C)
• pH viši od 7: lužnata, odnosno alkalna, otopina (manje vodikovih iona)

Ljestvica se obično prikazuje od 0 do 14, iako nema utvrđenu donju ni gornju granicu. Vrlo koncentrirane kiseline mogu imati vrijednost nižu od 0, a vrlo koncentrirane lužine višu od 14.

Viši broj pH uvijek znači nižu koncentraciju vodikovih iona, a ne višu. Primjerice, otopina pri pH 4,05 ima manje vodikovih iona, približno 8,9 × 10⁻⁵ mol/L, nego otopina pri pH 4,00, koja ima 1,0 × 10⁻⁴ mol/L. To je važno pri provjeri pH elektrode prema referentnoj pufernoj otopini. Ako mjerač očita pH 4,05 umjesto očekivane vrijednosti pH 4,00 u pufernoj otopini, registrira nešto manje vodikovih iona nego što ih pufer zapravo sadrži pa će elektrodu možda trebati ponovno kalibrirati.

Često postavljana pitanja

Kako se pH izračunava iz koncentracije vodikovih iona?

Izračunajte logaritam s bazom 10 koncentracije vodikovih iona u mol/L, a zatim rezultat pomnožite s -1. Za [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/L vrijedi pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

Koja je razlika između pH i koncentracije vodikovih iona?

Oni opisuju isto svojstvo u dva oblika. [H+] je koncentracija izražena u mol/L. pH je njezin negativni logaritam s bazom 10. pH-ljestvica pretvara vrlo male brojeve koncentracije u jednostavne vrijednosti, približno između 0 i 14.

Znači li viši pH više ili manje vodikovih iona?

Manje. Zbog predznaka minus u formuli pH i koncentracija vodikovih iona mijenjaju se u suprotnim smjerovima. Viši pH uvijek odgovara nižoj vrijednosti [H+], a niži pH uvijek odgovara višoj vrijednosti [H+].

Može li pH biti negativan ili viši od 14?

Da, iako je to neuobičajeno. Vrlo koncentrirane kiseline mogu imati pH niži od 0, a vrlo koncentrirane lužine pH viši od 14. Većina uobičajenih otopina nalazi se između 0 i 14.

Koliki je pH čiste vode?

Čista voda ima pH 7,00 pri 25 °C, a koncentracija vodikovih iona iznosi 1 × 10⁻⁷ mol/L. To se definira kao neutralna vrijednost, na sredini između kiselog i lužnatog područja standardne ljestvice.

Utječe li temperatura na izračun pH?

Formula pH = -log₁₀[H+] ne mijenja se s temperaturom. Međutim, koncentracija vodikovih iona u neutralnoj vodi mijenja se s temperaturom, pa se pH vrijednost koja se smatra neutralnom pri temperaturama različitima od 25 °C malo udaljava od 7,00.