Калькулятор pH / кислотно-основний

Що таке pH?

pH — це логарифмічна шкала для вимірювання кислотності або основності (лужності) розчину. Вона варіюється від 0 до 14, де 7 — нейтральне значення (чиста вода). Значення нижче 7 є кислими (вища концентрація іонів водню H⁺), а вище 7 — лужними (вища концентрація іонів гідроксиду OH⁻). Кожна ціла одиниця відповідає десятикратній зміні кислотності.

Шкалу pH запровадив данський хімік Серен Серенсен у 1909 році. Формула: pH = −log₁₀[H⁺], де [H⁺] — концентрація іонів водню у молях на літр. Оскільки шкала логарифмічна, pH 3 є у 10 разів кислішим, ніж pH 4, і у 100 разів кислішим, ніж pH 5.

Шкала pH

• pH 0–2: сильнокислий. Акумуляторна кислота (0), шлунковий сік (1–2).
• pH 3–4: помірно кислий. Оцет (2,5), апельсиновий сік (3,5).
• pH 5–6: слабкокислий. Кава (5), молоко (6,5).
• pH 7: нейтральний. Чиста вода при 25°C.
• pH 8–14: лужний. Харчова сода (8,3), відбілювач (12,5), засіб для прочищення труб (14).

Як користуватися цим інструментом

Введіть значення pH для обчислення концентрації іонів водню, або введіть концентрацію іонів водню для обчислення pH. Інструмент також показує відповідне значення pOH і концентрацію іонів гідроксиду. Наочна шкала вказує, де знаходиться значення відносно поширених речовин.

Чому pH важливий

pH впливає на хімічні реакції, біологічні процеси та властивості матеріалів. pH крові чітко регулюється в межах 7,35–7,45 — за межами цього діапазону ферменти перестають функціонувати і клітини гинуть. pH ґрунту визначає, які поживні речовини можуть засвоювати рослини. pH басейну (7,2–7,8) запобігає корозії обладнання та подразненню очей. Промислові процеси, такі як виробництво продуктів харчування, водопідготовка та фармацевтичне виробництво, вимагають точного контролю pH.

Приклад розрахунку

Розчин має концентрацію іонів водню 1 × 10⁻³ моль/л. pH = −log₁₀[H⁺] = −log₁₀(10⁻³) = 3, тож він кислотний. Щоб знайти концентрацію гідроксиду, скористайтеся pH + pOH = 14, що дає pOH = 11 і [OH⁻] = 10⁻¹¹ моль/л. Кожна ціла одиниця pH означає десятикратну зміну кислотності.

Поширені помилки

Найпоширеніша помилка — забути, що шкала pH логарифмічна, тож pH 4 удесятеро кислотніший за pH 5, а не на 25%. Інша — вважати, що pH завжди в межах 0–14; концентровані сильні кислоти й основи можуть бути нижче 0 або вище 14. Температура також зміщує нейтральність — чиста вода нейтральна за pH 7 лише при 25 °C.

Часті запитання

Чи може pH бути від'ємним або перевищувати 14?

Так. Дуже концентровані сильні кислоти можуть мати pH нижче 0, а дуже концентровані сильні основи — перевищувати pH 14. Діапазон 0–14 припускає розбавлені водні розчини при 25°C. Концентрована сірчана кислота має pH приблизно −1, а концентрований розчин гідроксиду натрію може досягати pH 15.

Чому шкала pH є логарифмічною?

Концентрації іонів водню в поширених розчинах охоплюють багато порядків величин — від близько 10 моль/л (сильна кислота) до 10⁻¹⁴ моль/л (сильна основа). Логарифмічна шкала стискає цей величезний діапазон у зручну шкалу 0–14. Без логарифмічної шкали порівняння кислотності оцту та акумуляторної кислоти потребувало б дуже великих або дуже малих чисел.

Чи може pH бути від'ємним або вище 14?

Так. Діапазон 0–14 охоплює лише звичайні розведені розчини. Дуже концентрована сильна кислота, як-от 10 моль/л HCl, може мати від'ємний pH, а концентрована сильна основа може перевищувати 14. Шкала визначається логарифмом активності іонів, який не обмежений цими межами.