pH Kalkulátor: Hidrogénion-koncentráció konvertálása pH értékké online

Mi az a pH-érték-kalkulátor?

A pH-érték-kalkulátor a hidrogénion-koncentrációt pH-értékké alakítja. A pH = -log10([H+]) képletet használja, ahol a [H+] egy oldat hidrogénion-koncentrációja, mol/literben (mol/L) mérve. Az eredmény elhelyezi az oldatot a pH-skálán, amely általában 0 és 14 között terjed, és megmutatja, hogy az oldat savas, semleges vagy lúgos-e.

Mi a pH?

A pH a „hidrogénion-kitevő” rövidítése. Azt méri, hogy hány hidrogénion oldódik egy folyadékban. A hidrogénion egyetlen proton, jelölése H+. A sok hidrogéniont tartalmazó oldat savas. A kevés hidrogéniont tartalmazó oldat lúgos, más néven alkalikus. A tiszta víz középen helyezkedik el, pH-ja 7, ezért semlegesnek nevezzük.

A hidrogénion-koncentráció általában nagyon kis szám, például 0,0001 mol/L vagy 0,0000001 mol/L. Søren Sørensen dán vegyész 1909-ben vezette be a pH-skálát, hogy a vegyészek ezeket a kis számokat egyszerű, kezelhető értékekként írhassák fel.

A pH képlete

A pH képlete:

pH = -log₁₀[H+]

• A pH az eredmény, általában 0 és 14 közötti szám.
• A [H+] a hidrogénion-koncentráció, mol/literben (mol/L).
• A log₁₀ a 10 alapú logaritmus.

Az IUPAC a pH-t a hidrogénion-aktivitás, nem pedig a koncentráció alapján definiálja. Az aktivitás az effektív koncentráció, miután az ionok kölcsönösen befolyásolják egymást. Híg oldatokban a két érték közel azonos, ezért ez a kalkulátor a koncentrációt használja.

A mínuszjel megfordítja a logaritmus előjelét, ezért több hidrogénion alacsonyabb, kevesebb hidrogénion pedig magasabb pH-t eredményez. A kapcsolat mindig ellentétes irányú: a magasabb [H+] alacsonyabb pH-t, az alacsonyabb [H+] pedig magasabb pH-t jelent.

Mivel a képlet logaritmust tartalmaz, a pH-skála minden egész lépése a hidrogénion-koncentráció tízszeres változását jelenti. A 4 pH-jú oldat tízszer több hidrogéniont tartalmaz, mint a 5 pH-jú, és százszor többet, mint a 6 pH-jú oldat.

A pH kiszámítása a hidrogénion-koncentrációból

1. Határozza meg a hidrogénion-koncentrációt mol/L-ben.
2. Vegye ennek a számnak a 10 alapú logaritmusát.
3. Szorozza meg az eredményt -1-gyel.

A koncentrációnak nagyobbnak kell lennie, mint 0 mol/L. A 0 logaritmusa nincs definiálva, ezért a kalkulátor eredmény visszaadása helyett pozitív számot kér. A kalkulátor kezdetben [H+] = 1 × 10⁻⁷ mol/L értéket ad meg, amely a tiszta víz értéke 25 °C hőmérsékleten; ez 7,00 pH-t eredményez.

1. példa

Egy oldat hidrogénion-koncentrációja 1 × 10⁻⁴ mol/L.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

Az oldat savas, mert a pH-ja 7 alatt van.

2. példa

Egy oldat hidrogénion-koncentrációja 6,3 × 10⁻⁵ mol/L.

pH = -log₁₀(6,3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

Ez az oldat is savas. A fenti, 4,00 pH-jú oldatnál kissé kevésbé savas, mert kevesebb hidrogéniont tartalmaz.

A pH-skála: savas, semleges és lúgos

• 7 alatti pH: savas oldat (több hidrogénion)
• 7-tel egyenlő pH: semleges oldat (tiszta víz 25 °C hőmérsékleten)
• 7 feletti pH: lúgos, illetve alkalikus oldat (kevesebb hidrogénion)

A skálát általában 0 és 14 között ábrázolják, bár nincs rögzített alsó vagy felső határa. A nagyon tömény savak pH-ja 0 alá eshet, a nagyon tömény lúgoké pedig 14 fölé emelkedhet.

A magasabb pH-érték mindig alacsonyabb, nem pedig magasabb hidrogénion-koncentrációt jelent. Például a 4,05 pH-jú oldatban kevesebb hidrogénion található, körülbelül 8,9 × 10⁻⁵ mol/L, mint a 4,00 pH-jú oldatban, amely 1,0 × 10⁻⁴ mol/L koncentrációjú. Ez fontos egy pH-elektród referencia-pufferrel való ellenőrzésekor. Ha a mérőműszer egy várt 4,00 pH-jú puffer helyett 4,05 pH-t jelez, akkor a puffer tényleges hidrogénion-tartalmánál kissé kevesebb hidrogéniont érzékel, és az elektród újrakalibrálására lehet szükség.

Gyakran ismételt kérdések

Hogyan számítható ki a pH a hidrogénion-koncentrációból?

Vegye a mol/L-ben megadott hidrogénion-koncentráció 10 alapú logaritmusát, majd szorozza meg -1-gyel. Ha [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/L, akkor pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

Mi a különbség a pH és a hidrogénion-koncentráció között?

Ugyanazt a tulajdonságot írják le kétféle formában. A [H+] koncentráció, mértékegysége mol/L. A pH ennek negatív, 10 alapú logaritmusa. A pH-skála a nagyon kis koncentrációértékeket egyszerű, nagyjából 0 és 14 közötti számokká alakítja.

A magasabb pH több vagy kevesebb hidrogéniont jelent?

Kevesebbet. A képletben szereplő mínuszjel miatt a pH és a hidrogénion-koncentráció ellentétes irányban változik. A magasabb pH mindig alacsonyabb [H+]-nek, az alacsonyabb pH pedig mindig magasabb [H+]-nek felel meg.

Lehet a pH negatív vagy 14-nél magasabb?

Igen, bár ez nem gyakori. A nagyon tömény savak pH-ja 0 alatti, a nagyon tömény lúgoké pedig 14 feletti lehet. A legtöbb hétköznapi oldat pH-ja 0 és 14 közé esik.

Mennyi a tiszta víz pH-ja?

A tiszta víz pH-ja 7,00 25 °C hőmérsékleten, hidrogénion-koncentrációja pedig 1 × 10⁻⁷ mol/L. Ezt semlegesnek definiálják, a standard skálán a savas és a lúgos között félúton.

Befolyásolja a hőmérséklet a pH kiszámítását?

A pH = -log₁₀[H+] képlet a hőmérséklettel nem változik. A semleges víz hidrogénion-koncentrációja azonban változik a hőmérséklettel, ezért a semlegesnek számító pH-érték kissé eltér a 7,00 értéktől az 25 °C-tól eltérő hőmérsékleten.