Máy tính pH: Chuyển đổi Nồng độ H+ sang Giá trị pH Trực tuyến

Máy tính giá trị pH là gì?

Máy tính giá trị pH chuyển nồng độ ion hydro thành giá trị pH. Nó sử dụng công thức pH = -log10([H+]), trong đó [H+] là nồng độ ion hydro trong dung dịch, được đo bằng mol trên lít (mol/L). Kết quả xác định vị trí của dung dịch trên thang pH, thường chạy từ 0 đến 14 và cho biết dung dịch có tính axit, trung tính hay bazơ.

pH là gì?

pH là viết tắt của “thế hydro”. Đại lượng này đo lượng ion hydro hòa tan trong chất lỏng. Ion hydro là một proton đơn lẻ, được viết là H+. Dung dịch có nhiều ion hydro có tính axit. Dung dịch có ít ion hydro có tính bazơ, còn gọi là kiềm. Nước tinh khiết nằm ở giữa, có pH 7, và được gọi là trung tính.

Nồng độ ion hydro thường là một số rất nhỏ, chẳng hạn 0,0001 mol/L hoặc 0,0000001 mol/L. Nhà hóa học người Đan Mạch Søren Sørensen đã đưa ra thang pH vào 1909 để các nhà hóa học có thể viết những số nhỏ này dưới dạng các giá trị đơn giản, dễ sử dụng hơn.

Công thức pH

Công thức tính pH là:

pH = -log₁₀[H+]

• pH là kết quả, thường là một số nằm giữa 0 và 14.
• [H+] là nồng độ ion hydro, tính bằng mol trên lít (mol/L).
• log₁₀ là lôgarit cơ số 10.

IUPAC định nghĩa pH dựa trên hoạt độ ion hydro thay vì nồng độ. Hoạt độ là nồng độ hiệu dụng sau khi tính đến sự tương tác giữa các ion. Trong dung dịch loãng, hai giá trị này gần bằng nhau, và máy tính này sử dụng nồng độ.

Dấu trừ đảo chiều giá trị lôgarit, vì vậy nhiều ion hydro hơn cho pH thấp hơn, còn ít ion hydro hơn cho pH cao hơn. Mối quan hệ này luôn biến thiên theo hai hướng ngược nhau: [H+] cao hơn nghĩa là pH thấp hơn, còn [H+] thấp hơn nghĩa là pH cao hơn.

Vì công thức là một lôgarit, mỗi bước nguyên trên thang pH tương ứng với sự thay đổi gấp mười lần về nồng độ ion hydro. Dung dịch có pH 4 có lượng ion hydro nhiều gấp mười lần dung dịch có pH 5, và nhiều gấp một trăm lần dung dịch có pH 6.

Cách tính pH từ nồng độ ion hydro

1. Xác định nồng độ ion hydro, tính bằng mol/L.
2. Tính lôgarit cơ số 10 của số đó.
3. Nhân kết quả với -1.

Nồng độ phải lớn hơn 0 mol/L. Lôgarit của 0 không xác định, vì vậy máy tính yêu cầu nhập một số dương thay vì trả về kết quả. Khi mở, máy tính đặt [H+] = 1 × 10⁻⁷ mol/L, là giá trị của nước tinh khiết ở 25 °C, cho pH 7,00.

Ví dụ 1

Một dung dịch có nồng độ ion hydro là 1 × 10⁻⁴ mol/L.

pH = -log₁₀(1 × 10⁻⁴) = -(-4) = 4,00

Dung dịch có tính axit vì pH của nó thấp hơn 7.

Ví dụ 2

Một dung dịch có nồng độ ion hydro là 6,3 × 10⁻⁵ mol/L.

pH = -log₁₀(6,3 × 10⁻⁵) ≈ 4,20

Dung dịch này cũng có tính axit. Nó ít axit hơn một chút so với dung dịch có pH 4,00 ở trên vì chứa ít ion hydro hơn.

Thang pH: axit, trung tính và bazơ

• pH thấp hơn 7: dung dịch có tính axit (nhiều ion hydro hơn)
• pH bằng 7: dung dịch trung tính (nước tinh khiết ở 25 °C)
• pH cao hơn 7: dung dịch có tính bazơ hoặc kiềm (ít ion hydro hơn)

Thang này thường được biểu diễn từ 0 đến 14, mặc dù không có giới hạn dưới hay trên cố định. Axit có nồng độ rất cao có thể thấp hơn 0, còn bazơ có nồng độ rất cao có thể cao hơn 14.

Số pH cao hơn luôn có nghĩa là nồng độ ion hydro thấp hơn, không phải cao hơn. Chẳng hạn, dung dịch có pH 4,05 chứa ít ion hydro hơn, khoảng 8,9 × 10⁻⁵ mol/L, so với dung dịch có pH 4,00, chứa 1,0 × 10⁻⁴ mol/L. Điều này quan trọng khi kiểm tra điện cực pH bằng dung dịch đệm chuẩn. Nếu máy đo hiển thị pH 4,05 thay vì pH dự kiến 4,00 của dung dịch đệm, nó đang ghi nhận lượng ion hydro ít hơn một chút so với lượng thực tế trong dung dịch đệm, và điện cực có thể cần được hiệu chuẩn lại.

Các câu hỏi thường gặp

Làm thế nào để tính pH từ nồng độ ion hydro?

Tính lôgarit cơ số 10 của nồng độ ion hydro tính bằng mol/L, sau đó nhân với -1. Với [H+] = 1 × 10⁻⁵ mol/L, pH = -log₁₀(10⁻⁵) = 5,00.

Sự khác biệt giữa pH và nồng độ ion hydro là gì?

Chúng mô tả cùng một tính chất dưới hai dạng. [H+] là nồng độ, tính bằng mol/L. pH là lôgarit cơ số 10 âm của đại lượng đó. Thang pH chuyển các số nồng độ rất nhỏ thành những giá trị đơn giản, khoảng từ 0 đến 14.

pH cao hơn nghĩa là có nhiều hay ít ion hydro hơn?

Ít hơn. Do dấu trừ trong công thức, pH và nồng độ ion hydro biến thiên theo hai hướng ngược nhau. pH cao hơn luôn tương ứng với [H+] thấp hơn, còn pH thấp hơn luôn tương ứng với [H+] cao hơn.

pH có thể âm hoặc cao hơn 14 không?

Có, dù không phổ biến. Axit có nồng độ rất cao có thể có pH thấp hơn 0, còn bazơ có nồng độ rất cao có thể có pH cao hơn 14. Hầu hết các dung dịch thông thường nằm trong khoảng từ 0 đến 14.

Nước tinh khiết có pH bao nhiêu?

Nước tinh khiết có pH 7,00 ở 25 °C, với nồng độ ion hydro là 1 × 10⁻⁷ mol/L. Giá trị này được quy ước là trung tính, nằm giữa tính axit và tính bazơ trên thang tiêu chuẩn.

Nhiệt độ có ảnh hưởng đến phép tính pH không?

Công thức pH = -log₁₀[H+] không thay đổi theo nhiệt độ. Tuy nhiên, nồng độ ion hydro của nước trung tính thay đổi theo nhiệt độ, nên giá trị pH được xem là trung tính sẽ lệch đôi chút khỏi 7,00 ở các nhiệt độ khác 25 °C.