pH Kalkulačka: Prevod koncentrácie H+ na pH hodnotu online

Čo je kalkulačka hodnoty pH?

Kalkulačka hodnoty pH prevádza koncentráciu vodíkových iónov na hodnotu pH. Používa vzorec pH = -log10([H+]), kde [H+] je koncentrácia vodíkových iónov v roztoku, vyjadrená v moloch na liter (mol/L). Výsledok zaradí roztok na stupnicu pH, ktorá zvyčajne siaha od 0 do 14 a ukazuje, či je roztok kyslý, neutrálny alebo zásaditý.

Čo je pH?

pH je skratka z výrazu „potenciál vodíka“. Vyjadruje, koľko vodíkových iónov je rozpustených v kvapaline. Vodíkový ión je jediný protón, zapisovaný ako H+. Roztok s veľkým množstvom vodíkových iónov je kyslý. Roztok s malým množstvom vodíkových iónov je zásaditý, teda alkalický. Čistá voda je uprostred, pri pH 7, a označuje sa ako neutrálna.

Koncentrácia vodíkových iónov je zvyčajne veľmi malé číslo, napríklad 0,0001 mol/L alebo 0,0000001 mol/L. Dánsky chemik Søren Sørensen zaviedol stupnicu pH v roku 1909, aby chemici mohli tieto malé čísla zapisovať ako jednoduché a lepšie zvládnuteľné hodnoty.

Vzorec pH

Vzorec pre pH je:

pH = -log₁₀[H+]

• pH je výsledná hodnota, zvyčajne číslo medzi 0 a 14.
• [H+] je koncentrácia vodíkových iónov v moloch na liter (mol/L).
• log₁₀ je logaritmus so základom 10.

IUPAC definuje pH na základe aktivity vodíkových iónov, nie koncentrácie. Aktivita je efektívna koncentrácia po zohľadnení vzájomného pôsobenia iónov. V zriedených roztokoch sú tieto dve hodnoty blízke a táto kalkulačka používa koncentráciu.

Znamienko mínus obráti výsledok logaritmu, takže väčšie množstvo vodíkových iónov znamená nižšie pH a menšie množstvo vodíkových iónov vyššie pH. Tento vzťah vždy funguje opačným smerom: vyššia hodnota [H+] znamená nižšie pH a nižšia hodnota [H+] znamená vyššie pH.

Keďže vzorec obsahuje logaritmus, každý celý krok na stupnici pH predstavuje desaťnásobnú zmenu koncentrácie vodíkových iónov. Roztok s pH 4 má desaťkrát viac vodíkových iónov než roztok s pH 5 a stokrát viac než roztok s pH 6.

Ako vypočítať pH z koncentrácie vodíkových iónov

1. Zistite koncentráciu vodíkových iónov v mol/L.
2. Vypočítajte logaritmus so základom 10 z tohto čísla.
3. Výsledok vynásobte číslom -1.

Koncentrácia musí byť väčšia než 0 mol/L. Logaritmus čísla 0 nie je definovaný, preto kalkulačka vyžaduje kladné číslo namiesto zobrazenia výsledku. Kalkulačka sa otvorí s hodnotou [H+] = 1 × 10⁻⁷ mol/L, ktorá zodpovedá čistej vode pri teplote 25 °C a dáva pH 7,00.

Príklad 1

Roztok má koncentráciu vodíkových iónov 1 × 10⁻⁴ mol/L.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

Roztok je kyslý, pretože jeho pH je nižšie než 7.

Príklad 2

Roztok má koncentráciu vodíkových iónov 6,3 × 10⁻⁵ mol/L.

pH = -log₁₀(6,3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

Tento roztok je tiež kyslý. Je o niečo menej kyslý než roztok s pH 4,00 uvedený vyššie, pretože obsahuje menej vodíkových iónov.

Stupnica pH: kyslé, neutrálne a zásadité roztoky

• pH nižšie než 7: kyslý roztok (viac vodíkových iónov)
• pH rovné 7: neutrálny roztok (čistá voda pri teplote 25 °C)
• pH vyššie než 7: zásaditý alebo alkalický roztok (menej vodíkových iónov)

Stupnica sa zvyčajne uvádza od 0 do 14, hoci nemá pevnú dolnú ani hornú hranicu. Veľmi koncentrované kyseliny môžu mať hodnotu nižšiu než 0 a veľmi koncentrované zásady môžu mať hodnotu vyššiu než 14.

Vyššie číslo pH vždy znamená nižšiu koncentráciu vodíkových iónov, nie vyššiu. Napríklad roztok s pH 4,05 má menej vodíkových iónov, približne 8,9 × 10⁻⁵ mol/L, než roztok s pH 4,00, ktorý ich obsahuje 1,0 × 10⁻⁴ mol/L. Na tom záleží pri kontrole pH elektródy pomocou referenčného tlmivého roztoku. Ak prístroj namiesto očakávaného pH 4,00 tlmivého roztoku ukazuje pH 4,05, zaznamenáva o niečo menej vodíkových iónov, než tlmivý roztok v skutočnosti obsahuje, a elektródu môže byť potrebné znovu kalibrovať.

Často kladené otázky

Ako vypočítať pH z koncentrácie vodíkových iónov?

Vypočítajte logaritmus so základom 10 koncentrácie vodíkových iónov v mol/L a potom ho vynásobte číslom -1. Pre [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/L platí pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

Aký je rozdiel medzi pH a koncentráciou vodíkových iónov?

Opisujú tú istú vlastnosť dvoma spôsobmi. [H+] je koncentrácia vyjadrená v mol/L. pH je jej záporný logaritmus so základom 10. Stupnica pH premieňa veľmi malé hodnoty koncentrácie na jednoduché čísla približne medzi 0 a 14.

Znamená vyššie pH viac alebo menej vodíkových iónov?

Menej. Znamienko mínus vo vzorci spôsobuje, že pH a koncentrácia vodíkových iónov sa menia opačným smerom. Vyššie pH vždy zodpovedá nižšej hodnote [H+] a nižšie pH vždy zodpovedá vyššej hodnote [H+].

Môže byť pH záporné alebo vyššie než 14?

Áno, hoci je to nezvyčajné. Veľmi koncentrované kyseliny môžu mať pH nižšie než 0 a veľmi koncentrované zásady môžu mať pH vyššie než 14. Väčšina bežných roztokov má pH medzi 0 a 14.

Aké pH má čistá voda?

Čistá voda má pri teplote 25 °C pH 7,00 a koncentráciu vodíkových iónov 1 × 10⁻⁷ mol/L. Táto hodnota sa definuje ako neutrálna, teda uprostred medzi kyslou a zásaditou hodnotou na štandardnej stupnici.

Ovplyvňuje teplota výpočet pH?

Vzorec pH = -log₁₀[H+] sa s teplotou nemení. Koncentrácia vodíkových iónov v neutrálnej vode sa však s teplotou mení, takže hodnota pH považovaná za neutrálnu sa pri teplotách odlišných od 25 °C mierne odchyľuje od 7,00.