pH-calculator: Converteer H+-concentratie naar pH-waarde Online

Wat is een pH-waardecalculator?

Een pH-waardecalculator zet de concentratie waterstofionen om in een pH-waarde. De calculator gebruikt de formule pH = -log10([H+]), waarbij [H+] de concentratie waterstofionen in een oplossing is, uitgedrukt in mol per liter (mol/L). Het resultaat plaatst een oplossing op de pH-schaal, die normaal van 0 tot 14 loopt en aangeeft of de oplossing zuur, neutraal of basisch is.

Wat is pH?

pH staat voor ‘potentia hydrogenii’, oftewel ‘waterstofvermogen’. De pH geeft aan hoeveel waterstofionen in een vloeistof zijn opgelost. Een waterstofion is één proton, genoteerd als H+. Een oplossing met veel waterstofionen is zuur. Een oplossing met weinig waterstofionen is basisch, ook wel alkalisch genoemd. Zuiver water bevindt zich in het midden, bij pH 7, en wordt neutraal genoemd.

De concentratie waterstofionen is meestal een zeer klein getal, zoals 0,0001 mol/L of 0,0000001 mol/L. De Deense scheikundige Søren Sørensen introduceerde de pH-schaal in 1909, zodat scheikundigen deze kleine getallen konden schrijven als eenvoudige, hanteerbare waarden.

pH-formule

De formule voor pH is:

pH = -log₁₀[H+]

• pH is het resultaat, meestal een getal tussen 0 en 14.
• [H+] is de concentratie waterstofionen, uitgedrukt in mol per liter (mol/L).
• log₁₀ is de logaritme met grondtal 10.

De IUPAC definieert pH op basis van de activiteit van waterstofionen, niet van de concentratie. Activiteit is de effectieve concentratie nadat ionen elkaar beïnvloeden. In verdunde oplossingen liggen de twee waarden dicht bij elkaar; deze calculator gebruikt de concentratie.

Het minteken keert de logaritme om: meer waterstofionen geven dus een lagere pH en minder waterstofionen een hogere pH. De relatie verloopt altijd in tegengestelde richtingen: een hogere [H+] betekent een lagere pH en een lagere [H+] betekent een hogere pH.

Omdat de formule een logaritme bevat, betekent elke volledige stap op de pH-schaal een vertienvoudiging van de concentratie waterstofionen. Een oplossing met pH 4 bevat tien keer zoveel waterstofionen als een oplossing met pH 5 en honderd keer zoveel als een oplossing met pH 6.

pH berekenen uit de concentratie waterstofionen

1. Bepaal de concentratie waterstofionen in mol/L.
2. Bereken de logaritme met grondtal 10 van dat getal.
3. Vermenigvuldig het resultaat met -1.

De concentratie moet groter zijn dan 0 mol/L. De logaritme van 0 is niet gedefinieerd, dus vraagt de calculator om een positief getal in plaats van een resultaat te geven. De calculator opent met [H+] = 1 × 10⁻⁷ mol/L, de waarde voor zuiver water bij 25 °C, wat pH 7,00 oplevert.

Voorbeeld 1

Een oplossing heeft een concentratie waterstofionen van 1 × 10⁻⁴ mol/L.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

De oplossing is zuur, omdat de pH lager is dan 7.

Voorbeeld 2

Een oplossing heeft een concentratie waterstofionen van 6,3 × 10⁻⁵ mol/L.

pH = -log₁₀(6,3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

Ook deze oplossing is zuur. De oplossing is iets minder zuur dan de oplossing met pH 4,00 hierboven, omdat ze minder waterstofionen bevat.

De pH-schaal: zuur, neutraal en basisch

• pH lager dan 7: zure oplossing (meer waterstofionen)
• pH gelijk aan 7: neutrale oplossing (zuiver water bij 25 °C)
• pH hoger dan 7: basische of alkalische oplossing (minder waterstofionen)

De schaal wordt meestal weergegeven van 0 tot 14, hoewel er geen vaste onder- of bovengrens is. Zeer geconcentreerde zuren kunnen lager uitkomen dan 0 en zeer geconcentreerde basen hoger dan 14.

Een hoger pH-getal betekent altijd een lagere concentratie waterstofionen, niet een hogere. Een oplossing met pH 4,05 bevat bijvoorbeeld minder waterstofionen, ongeveer 8,9 × 10⁻⁵ mol/L, dan een oplossing met pH 4,00, die 1,0 × 10⁻⁴ mol/L bevat. Dit is van belang bij het controleren van een pH-elektrode met een referentiebuffer. Als een meter pH 4,05 aangeeft in plaats van de verwachte pH 4,00 van de buffer, registreert de meter iets minder waterstofionen dan de buffer daadwerkelijk bevat en moet de elektrode mogelijk opnieuw worden gekalibreerd.

Veelgestelde vragen

Hoe bereken je de pH uit de concentratie waterstofionen?

Bereken de logaritme met grondtal 10 van de concentratie waterstofionen in mol/L en vermenigvuldig deze vervolgens met -1. Voor [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/L geldt pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

Wat is het verschil tussen pH en de concentratie waterstofionen?

Ze beschrijven dezelfde eigenschap in twee vormen. [H+] is een concentratie, uitgedrukt in mol/L. pH is de negatieve logaritme met grondtal 10 daarvan. De pH-schaal zet zeer kleine concentratiegetallen om in eenvoudige waarden, grofweg tussen 0 en 14.

Betekent een hogere pH meer of minder waterstofionen?

Minder. Door het minteken in de formule verlopen pH en de concentratie waterstofionen in tegengestelde richtingen. Een hogere pH komt altijd overeen met een lagere [H+] en een lagere pH altijd met een hogere [H+].

Kan pH negatief zijn of hoger dan 14?

Ja, al komt dat weinig voor. Zeer geconcentreerde zuren kunnen een pH lager dan 0 hebben en zeer geconcentreerde basen een pH hoger dan 14. De meeste alledaagse oplossingen liggen tussen 0 en 14.

Wat is de pH van zuiver water?

Zuiver water heeft bij 25 °C een pH van 7,00 en een concentratie waterstofionen van 1 × 10⁻⁷ mol/L. Dit wordt gedefinieerd als neutraal, halverwege zuur en basisch op de standaardschaal.

Heeft temperatuur invloed op de pH-berekening?

De formule pH = -log₁₀[H+] verandert niet met de temperatuur. De concentratie waterstofionen van neutraal water verandert echter wel met de temperatuur, waardoor de pH-waarde die als neutraal geldt bij andere temperaturen dan 25 °C iets afwijkt van 7,00.