pH Skaičiuotuvas: Vandenilio jonų koncentracijos į pH vertę Internetu

Kas yra pH reikšmės skaičiuotuvas?

pH reikšmės skaičiuotuvas vandenilio jonų koncentraciją paverčia pH reikšme. Jis naudoja formulę pH = -log10([H+]), kur [H+] yra vandenilio jonų koncentracija tirpale, matuojama moliais litre (mol/l). Rezultatas parodo tirpalo vietą pH skalėje, kuri paprastai apima intervalą nuo 0 iki 14 ir nurodo, ar tirpalas yra rūgštinis, neutralus, ar bazinis.

Kas yra pH?

pH reiškia „vandenilio galia“. Šis dydis parodo, kiek vandenilio jonų yra ištirpę skystyje. Vandenilio jonas yra vienas protonas, žymimas H+. Tirpalas, kuriame yra daug vandenilio jonų, yra rūgštinis. Tirpalas, kuriame vandenilio jonų yra mažai, yra bazinis, dar vadinamas šarminiu. Grynas vanduo yra skalės viduryje, jo pH lygus 7, todėl jis vadinamas neutraliu.

Vandenilio jonų koncentracija paprastai yra labai mažas skaičius, pavyzdžiui, 0,0001 mol/l arba 0,0000001 mol/l. Danų chemikas Sørenas Sørensenas pH skalę pristatė 1909 m., kad chemikai galėtų šiuos mažus skaičius užrašyti paprastesnėmis, lengviau valdomomis reikšmėmis.

pH formulė

pH formulė yra tokia:

pH = -log₁₀[H+]

• pH yra rezultatas, paprastai skaičius nuo 0 iki 14.
• [H+] yra vandenilio jonų koncentracija, išreikšta moliais litre (mol/l).
• log₁₀ yra logaritmas, kurio pagrindas 10.

IUPAC apibrėžia pH pagal vandenilio jonų aktyvumą, o ne koncentraciją. Aktyvumas yra efektyvioji koncentracija, kai atsižvelgiama į jonų tarpusavio sąveiką. Praskiestuose tirpaluose šios dvi reikšmės yra artimos, todėl šis skaičiuotuvas naudoja koncentraciją.

Minuso ženklas pakeičia logaritmo ženklą, todėl didesnis vandenilio jonų kiekis reiškia mažesnį pH, o mažesnis vandenilio jonų kiekis – didesnį pH. Šie dydžiai visada kinta priešingomis kryptimis: didesnė [H+] reiškia mažesnį pH, o mažesnė [H+] – didesnį pH.

Kadangi formulėje naudojamas logaritmas, kiekvienas sveikasis pH skalės pokytis reiškia dešimteriopą vandenilio jonų koncentracijos pokytį. Tirpale, kurio pH yra 4, vandenilio jonų yra dešimt kartų daugiau nei tirpale, kurio pH yra 5, ir šimtą kartų daugiau nei tirpale, kurio pH yra 6.

Kaip apskaičiuoti pH pagal vandenilio jonų koncentraciją

1. Nustatykite vandenilio jonų koncentraciją moliais litre (mol/l).
2. Apskaičiuokite šio skaičiaus logaritmą, kurio pagrindas 10.
3. Gautą rezultatą padauginkite iš -1.

Koncentracija turi būti didesnė už 0 mol/l. Logaritmas, kurio argumentas yra 0, neapibrėžtas, todėl skaičiuotuvas prašo įvesti teigiamą skaičių, užuot pateikęs rezultatą. Skaičiuotuvas pradeda nuo [H+] = 1 × 10⁻⁷ mol/l – tai gryno vandens reikšmė esant 25 °C temperatūrai, kai pH = 7,00.

Pavyzdys 1

Tirpalo vandenilio jonų koncentracija yra 1 × 10⁻⁴ mol/l.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

Tirpalas yra rūgštinis, nes jo pH yra mažesnis už 7.

Pavyzdys 2

Tirpalo vandenilio jonų koncentracija yra 6,3 × 10⁻⁵ mol/l.

pH = -log₁₀(6,3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

Šis tirpalas taip pat yra rūgštinis. Jis šiek tiek mažiau rūgštinis nei pirmiau nurodytas tirpalas, kurio pH yra 4,00, nes jame yra mažiau vandenilio jonų.

pH skalė: rūgštiniai, neutralūs ir baziniai tirpalai

• pH mažesnis už 7: rūgštinis tirpalas (daugiau vandenilio jonų)
• pH lygus 7: neutralus tirpalas (grynas vanduo esant 25 °C temperatūrai)
• pH didesnis už 7: bazinis arba šarminis tirpalas (mažiau vandenilio jonų)

Skalė paprastai vaizduojama nuo 0 iki 14, nors ji neturi nustatytos apatinės ar viršutinės ribos. Labai koncentruotų rūgščių pH gali būti mažesnis už 0, o labai koncentruotų bazių – didesnis už 14.

Didesnė pH reikšmė visada reiškia mažesnę vandenilio jonų koncentraciją, o ne didesnę. Pavyzdžiui, tirpale, kurio pH yra 4,05, vandenilio jonų yra mažiau – maždaug 8,9 × 10⁻⁵ mol/l – nei tirpale, kurio pH yra 4,00 ir kuriame jų yra 1,0 × 10⁻⁴ mol/l. Į tai atsižvelgiama tikrinant pH elektrodą pagal etaloninį buferinį tirpalą. Jei matuoklis rodo pH 4,05, o tikėtina buferinio tirpalo pH reikšmė yra 4,00, jis užfiksuoja šiek tiek mažesnį vandenilio jonų kiekį, nei iš tikrųjų yra buferiniame tirpale, todėl elektrodą gali reikėti sukalibruoti iš naujo.

Dažnai užduodami klausimai

Kaip apskaičiuoti pH pagal vandenilio jonų koncentraciją?

Apskaičiuokite vandenilio jonų koncentracijos moliais litre logaritmą, kurio pagrindas 10, tada padauginkite jį iš -1. Kai [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/l, pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

Kuo skiriasi pH ir vandenilio jonų koncentracija?

Jie tą pačią savybę apibūdina dviem formomis. [H+] yra koncentracija, išreikšta moliais litre (mol/l). pH yra jos neigiamas logaritmas, kurio pagrindas 10. pH skalė labai mažus koncentracijos skaičius paverčia paprastomis reikšmėmis, apytiksliai nuo 0 iki 14.

Ar didesnis pH reiškia daugiau, ar mažiau vandenilio jonų?

Mažiau. Dėl formulėje esančio minuso ženklo pH ir vandenilio jonų koncentracija kinta priešingomis kryptimis. Didesnis pH visada atitinka mažesnę [H+], o mažesnis pH – didesnę [H+].

Ar pH gali būti neigiamas arba didesnis už 14?

Taip, nors tai pasitaiko retai. Labai koncentruotų rūgščių pH gali būti mažesnis už 0, o labai koncentruotų bazių pH gali būti didesnis už 14. Daugumos kasdienių tirpalų pH yra nuo 0 iki 14.

Koks yra gryno vandens pH?

Gryno vandens pH yra 7,00 esant 25 °C temperatūrai, o vandenilio jonų koncentracija yra 1 × 10⁻⁷ mol/l. Tai laikoma neutralia reikšme – standartinėje skalėje ji yra per vidurį tarp rūgštinio ir bazinio tirpalo.

Ar temperatūra turi įtakos pH skaičiavimui?

Formulė pH = -log₁₀[H+] nuo temperatūros nepriklauso. Tačiau neutralaus vandens vandenilio jonų koncentracija kinta priklausomai nuo temperatūros, todėl temperatūrai nesant 25 °C, neutralią būseną atitinkanti pH reikšmė šiek tiek nukrypsta nuo 7,00.