pH-Laskuri

Muuntaminen Vetyionikonsentraation ja pH:n Välillä

pH on logaritminen asteikko, joka mittaa, kuinka hapan tai emäksinen vesiliuos on, laskettuna vetyionikonsentraation negatiivisena 10-kantaisena logaritmina. Syötä joko tunnettu vetyionikonsentraatio tai tunnettu pH-arvo, ja tämä laskuri löytää toisen, sekä pOH:n ja hydroksidi-ionikonsentraation. Tämä on standardimäärittely 25 °C:ssa (77 °F) — veden oma neutraali piste siirtyy hieman muissa lämpötiloissa, vaikka ero on riittävän pieni jätettäväksi huomiotta useimmissa arkipäiväisissä tarkoituksissa.

Kaava

$$\vB{\text{pH}} = -\log_{10}(\vA{[\text{H}^+]})$$ $$\vC{\text{pOH}} = 14 - \vB{\text{pH}}$$ $$[\text{OH}^-] = 10^{-\vC{\text{pOH}}}$$

pH-arvo 7 on neutraali (puhdas vesi 25 °C:ssa); alle 7:n arvot ovat happamia, ja yli 7:n arvot ovat emäksisiä (alkalisia). pH ja pOH summautuvat aina 14:ään 25 °C:ssa.

Laskuesimerkki

Mahahappo, jonka vetyionikonsentraatio on 0,01 mol/L:

1. Sovella kaavaa: $\vB{\text{pH}} = -\log_{10}(\vA{0.01}) = \vB{2}$.
2. Selvitä pOH: $\vC{\text{pOH}} = 14 - \vB{2} = 12$.
3. Selvitä hydroksidi-ionikonsentraatio: $[\text{OH}^-] = 10^{-12} \text{ mol/L}$.

pH-arvo 2 on vahvasti hapan.

Ruokasoodaliuos, jonka pH on 9:

1. Selvitä vetyionikonsentraatio: $\vA{[\text{H}^+]} = 10^{-9} \text{ mol/L}$.
2. Selvitä pOH: $\vC{\text{pOH}} = 14 - 9 = 5$.
3. Selvitä hydroksidi-ionikonsentraatio: $[\text{OH}^-] = 10^{-5} \text{ mol/L}$.

pH-arvo 9 on lievästi emäksinen.

Keskeiset Huomioitavat Tekijät

• Koska pH on logaritminen, jokainen kokonaisluvun askel edustaa kymmenkertaista muutosta vetyionikonsentraatiossa. Liuos, jonka pH on 4, on kymmenen kertaa happamampi kuin liuos, jonka pH on 5, ja sata kertaa happamampi kuin liuos, jonka pH on 6 — tästä syystä jopa pieneltä näyttävä ero pH-luvuissa voi edustaa hyvin suurta todellista eroa varsinaisessa happamuudessa.
• pH ja pOH ovat kaksi tapaa kuvata samaa liuosta, summautuen aina 14:ään 25 °C:ssa. Matala pH (hapan) yhdistyy aina korkeaan pOH:hon, ja päinvastoin — tämä suhde tulee suoraan veden omasta itseionisaatiotasapainosta tuossa viitelämpötilassa.
• Lämpötila todella vaikuttaa veden neutraaliin pisteeseen, vaikka muutos on pieni useimmissa arkipäiväisissä tarkoituksissa. Puhtaan veden neutraali pH on tarkalleen 7 vain 25 °C:ssa — muissa lämpötiloissa veden oma itseionisaatiotasapaino siirtyy hieman, siirtäen todellisen neutraalin pisteen pois 7:stä, vaikka ero on yleensä riittävän pieni jätettäväksi huomiotta tarkan laboratoriotyön ulkopuolella.
• Puskuriliuokset vastustavat pH:n muutosta jopa hapon tai emäksen lisäämisen jälkeen, toisin kuin yksinkertainen liuos. Monet biologiset järjestelmät (kuten ihmisen veri) nojaavat puskurointiin pitääkseen pH:n kapealla, vakaalla alueella jatkuvasta kemiallisesta toiminnasta huolimatta — tämä laskuri laskee liuoksen pH:n suoraan annetusta vetyionikonsentraatiosta, ei sitä, miten puskuroitu järjestelmä reagoisi lisättyyn happoon tai emäkseen.

Yleiset Virheet

• Unohtaa, että pH on logaritminen, ei lineaarinen. pH-ero 2 (esim. pH 4 vs. pH 6) edustaa satakertaista eroa todellisessa vetyionikonsentraatiossa, ei pientä eroa — pH-arvojen vertaaminen yksinkertaisella vähennyslaskulla aliarvioi, kuinka erilaisia kaksi liuosta todellisuudessa ovat.
• Olettaa, että pH 7 on neutraali kaikissa lämpötiloissa. 7-on-neutraali-sääntö on nimenomaan 25 °C:n viitepiste — veden oma neutraali piste siirtyy hieman muissa lämpötiloissa, joten tarkka laboratoriomittaus tuon viitelämpötilan ulkopuolella tarvitsee oman korjauksensa.
• Sekoittaa pH:n ja pOH:n laboratoriotulosta luettaessa. pH mittaa happamuutta suoraan (pienempi = happamampi); pOH mittaa vastakkaista suuretta (pienempi = emäksisempi) — pOH-arvon syöttäminen kenttään, joka odottaa pH-arvoa (tai päinvastoin), antaa tuloksen, joka näyttää uskottavalta mutta kuvaa hapon-emäksen asteikon väärää puoliskoa.

Hyvä Tietää

• Työskenteletkö liuoksen kanssa, joka on tehty laimentamalla tai sekoittamalla tunnettua konsentraatiota? Molaarisuus- Ja Laimennuslaskuri löytää liuoksen molaarisen konsentraation ja laimennustulokset.
• Tarvitsetko yhdisteen moolimassan muuntaaksesi hapon tai emäksen grammojen ja moolien välillä? Moolimassalaskuri laskee minkä tahansa kemiallisen kaavan moolimassan.
• Tarvitsetko laajemman laskutoimituksen, joka sisältää logaritmeja tai eksponentteja tämän rinnalla? Tieteellinen Laskin käsittelee logaritmeja, eksponentteja ja muuta tieteellisen merkinnän laskentaa.