Calcolatore di pH: Converti la Concentrazione di Ioni Idrogeno in Valore di pH Online

Che cos'è un calcolatore del pH?

Un calcolatore del pH converte la concentrazione degli ioni idrogeno in un valore di pH. Utilizza la formula pH = -log10([H+]), dove [H+] è la concentrazione degli ioni idrogeno in una soluzione, misurata in moli per litro (mol/L). Il risultato colloca la soluzione sulla scala del pH, che normalmente va da 0 a 14 e indica se la soluzione è acida, neutra o basica.

Che cos'è il pH?

pH è l'abbreviazione di «potenziale dell'idrogeno». Misura quanti ioni idrogeno sono disciolti in un liquido. Uno ione idrogeno è un singolo protone, indicato con H+. Una soluzione con molti ioni idrogeno è acida. Una soluzione con pochi ioni idrogeno è basica, detta anche alcalina. L'acqua pura si trova al centro, a pH 7, ed è detta neutra.

La concentrazione degli ioni idrogeno è solitamente un numero molto piccolo, come 0,0001 mol/L o 0,0000001 mol/L. Il chimico danese Søren Sørensen introdusse la scala del pH nel 1909 affinché i chimici potessero scrivere questi piccoli numeri come valori semplici e gestibili.

Formula del pH

La formula del pH è:

pH = -log₁₀[H+]

• Il pH è il risultato, solitamente un numero compreso tra 0 e 14.
• [H+] è la concentrazione degli ioni idrogeno, espressa in moli per litro (mol/L).
• log₁₀ è il logaritmo in base 10.

La IUPAC definisce il pH in base all'attività degli ioni idrogeno anziché alla concentrazione. L'attività è la concentrazione effettiva dopo aver tenuto conto dell'interazione reciproca tra gli ioni. Nelle soluzioni diluite i due valori sono vicini, e questo calcolatore utilizza la concentrazione.

Il segno meno inverte il logaritmo: quindi una maggiore quantità di ioni idrogeno corrisponde a un pH più basso, mentre una quantità minore corrisponde a un pH più alto. La relazione procede sempre in direzioni opposte: un valore più alto di [H+] indica un pH più basso, mentre un valore più basso di [H+] indica un pH più alto.

Poiché la formula è un logaritmo, ogni variazione di un'unità intera sulla scala del pH corrisponde a una variazione di dieci volte nella concentrazione degli ioni idrogeno. Una soluzione a pH 4 contiene dieci volte più ioni idrogeno di una a pH 5 e cento volte più di una a pH 6.

Come calcolare il pH dalla concentrazione degli ioni idrogeno

1. Individuare la concentrazione degli ioni idrogeno, in mol/L.
2. Calcolare il logaritmo in base 10 di quel numero.
3. Moltiplicare il risultato per -1.

La concentrazione deve essere maggiore di 0 mol/L. Il logaritmo di 0 non è definito, quindi il calcolatore richiede un numero positivo invece di restituire un risultato. Il calcolatore si apre con [H+] = 1 × 10⁻⁷ mol/L, il valore dell'acqua pura a 25 °C, che dà pH 7,00.

Esempio 1

Una soluzione ha una concentrazione degli ioni idrogeno pari a 1 × 10⁻⁴ mol/L.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

La soluzione è acida, perché il suo pH è inferiore a 7.

Esempio 2

Una soluzione ha una concentrazione degli ioni idrogeno pari a 6,3 × 10⁻⁵ mol/L.

pH = -log₁₀(6,3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

Anche questa soluzione è acida. È leggermente meno acida della soluzione a pH 4,00 sopra descritta, perché contiene meno ioni idrogeno.

La scala del pH: acida, neutra e basica

• pH inferiore a 7: soluzione acida (più ioni idrogeno)
• pH uguale a 7: soluzione neutra (acqua pura a 25 °C)
• pH superiore a 7: soluzione basica o alcalina (meno ioni idrogeno)

La scala viene solitamente rappresentata da 0 a 14, sebbene non abbia un limite inferiore o superiore fisso. Gli acidi molto concentrati possono avere un valore inferiore a 0, mentre le basi molto concentrate possono superare 14.

Un numero di pH più alto indica sempre una concentrazione minore di ioni idrogeno, non maggiore. Per esempio, una soluzione a pH 4,05 contiene meno ioni idrogeno, circa 8,9 × 10⁻⁵ mol/L, di una soluzione a pH 4,00, che ne contiene 1,0 × 10⁻⁴ mol/L. Questo è importante quando si verifica un elettrodo per il pH rispetto a una soluzione tampone di riferimento. Se uno strumento indica pH 4,05 invece del pH atteso 4,00 della soluzione tampone, sta registrando una quantità di ioni idrogeno leggermente inferiore a quella effettivamente contenuta nella soluzione tampone e potrebbe essere necessario ricalibrare l'elettrodo.

Domande frequenti

Come si calcola il pH dalla concentrazione degli ioni idrogeno?

Calcolare il logaritmo in base 10 della concentrazione degli ioni idrogeno in mol/L, quindi moltiplicare per -1. Per [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/L, pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

Qual è la differenza tra il pH e la concentrazione degli ioni idrogeno?

Descrivono la stessa proprietà in due forme. [H+] è una concentrazione, espressa in mol/L. Il pH è il suo logaritmo negativo in base 10. La scala del pH trasforma valori di concentrazione molto piccoli in valori semplici, approssimativamente compresi tra 0 e 14.

Un pH più alto indica una quantità maggiore o minore di ioni idrogeno?

Minore. A causa del segno meno nella formula, il pH e la concentrazione degli ioni idrogeno variano in direzioni opposte. Un pH più alto corrisponde sempre a un valore più basso di [H+], mentre un pH più basso corrisponde sempre a un valore più alto di [H+].

Il pH può essere negativo o superiore a 14?

Sì, anche se è poco comune. Gli acidi molto concentrati possono avere un pH inferiore a 0, mentre le basi molto concentrate possono avere un pH superiore a 14. La maggior parte delle soluzioni di uso quotidiano è compresa tra 0 e 14.

Qual è il pH dell'acqua pura?

L'acqua pura ha un pH di 7,00 a 25 °C, con una concentrazione degli ioni idrogeno pari a 1 × 10⁻⁷ mol/L. Questo valore è definito neutro, a metà tra acido e basico sulla scala standard.

La temperatura influisce sul calcolo del pH?

La formula pH = -log₁₀[H+] non cambia con la temperatura. Tuttavia, la concentrazione degli ioni idrogeno nell'acqua neutra varia con la temperatura, quindi il valore di pH considerato neutro si discosta leggermente da 7,00 a temperature diverse da 25 °C.