К содержанию

pH раствора

Посчитай кислотность по концентрации раствора или по концентрации ионов. Заодно получишь pOH и обе концентрации — они связаны между собой.

Калькулятор

Расчёт идёт в браузере — данные никуда не отправляются

Как это считается

Водородный показатель — это минус десятичный логарифм концентрации ионов водорода:

pH=−lg⁡[H+]

Логарифм нужен из-за масштаба. Концентрации ионов лежат в диапазоне от единиц до 10⁻¹⁴ моль/л, и работать с такими числами напрямую неудобно. Логарифм сворачивает четырнадцать порядков в отрезок от нуля до четырнадцати, а минус делает значения положительными.

Шкала логарифмическая, и это её главное свойство. Разница в единицу — это десятикратная разница концентраций: раствор с pH = 3 кислее раствора с pH = 5 не на треть, а в сто раз.

Все четыре величины связывает ионное произведение воды. При 25 °C произведение концентраций H⁺ и OH⁻ равно 10⁻¹⁴, откуда pH + pOH = 14. Поэтому достаточно знать любую одну — остальные три считаются из неё.

Шкала pH

Чтобы полученное число было с чем сравнить — привычные растворы по шкале.

pH СРЕДА ПРИМЕРЫ
0–2 сильнокислая Желудочный сок, аккумуляторная кислота
3–5 кислая Лимонный сок, уксус, газировка
6–8 близкая к нейтральной Питьевая вода, слюна, кровь
9–11 щелочная Мыльный раствор, сода
12–14 сильнощелочная Средство для труб, известковая вода

Примеры расчёта

Соляная кислота: концентрация прямо даёт ионы

Раствор HCl с концентрацией 0,01 моль/л

  1. Находим концентрацию ионов водорода

    [H+]=0,01 моль/л

    Соляная кислота сильная и одноосновная: распадается нацело, каждая молекула даёт один ион H⁺. Поэтому концентрация ионов совпадает с концентрацией раствора.

  2. Берём логарифм

    pH=−lg⁡10−2=2

    Десятичный логарифм от степени десятки равен показателю степени. Минус перед ним и делает результат положительным.

  3. Проверяем среду

    2<7  ⇒  кислая среда

    Меньше семи — кислая, больше — щелочная. Заодно можно найти pOH: 14 − 2 = 12.

Когда концентрация — круглая степень десятки, pH считается устно: 0,01 это 10⁻², значит pH равен двум. На этом строится половина задач в учебнике.

Серная кислота: множитель, который теряют

Раствор H₂SO₄ с концентрацией 0,05 моль/л

  1. Учитываем основность

    [H+]=0,05⋅2=0,1 моль/л

    Кислота двухосновная: каждая молекула отдаёт два иона водорода. Умножить на двойку обязательно — именно здесь чаще всего и теряют.

  2. Считаем показатель

    pH=−lg⁡10−1=1

    Без множителя получилось бы pH ≈ 1,3 — ответ выглядит правдоподобно, и ошибку в нём не видно.

Разница между 1 и 1,3 кажется мелочью, но по шкале pH это вдвое разная концентрация ионов. Шкала логарифмическая: единица показателя — это десятикратная разница.

Щёлочь: считают через pOH

Раствор NaOH с концентрацией 0,001 моль/л

  1. Находим гидроксид-ионы

    [OH−]=0,001 моль/л

    У щёлочи известна концентрация OH⁻, а не H⁺. Считать pH напрямую от 0,001 — распространённая ошибка: получится 3 вместо 11.

  2. Считаем pOH

    pOH=−lg⁡10−3=3

    Гидроксильный показатель устроен точно так же, только от концентрации гидроксид-ионов.

  3. Переходим к pH

    pH=14−3=11

    Сумма pH и pOH при 25 °C равна четырнадцати. Это прямое следствие ионного произведения воды, а не отдельное правило.

У щелочей путь длиннее на один шаг, и пропуск этого шага даёт зеркальный ответ: 3 вместо 11. Проверка простая — у щёлочи pH обязан быть больше семи.

Вопросы

Почему pH нейтральной среды именно 7?

В чистой воде концентрации H⁺ и OH⁻ равны, а их произведение при 25 °C равно 10⁻¹⁴. Значит каждая из них 10⁻⁷ моль/л, и логарифм даёт семёрку. При другой температуре нейтральная точка смещается.

Как считать pH щёлочи?

Через pOH. Сначала находят гидроксид-ионы, берут от них минус логарифм, а потом вычитают из четырнадцати. Считать pH напрямую от концентрации щёлочи нельзя — получится зеркальный ответ.

Зачем умножать концентрацию на число ионов?

Сильный электролит распадается полностью, и H₂SO₄ даёт два иона водорода на молекулу, а Ca(OH)₂ — два гидроксид-иона. Множитель меняет ответ примерно на 0,3 единицы pH, и без него ошибка незаметна.

Можно ли так считать слабые кислоты?

Нет. Уксусная кислота диссоциирует лишь частично, и концентрация ионов там намного меньше концентрации раствора. Нужна константа диссоциации, а это уже за рамками школьного курса.

Бывает ли pH меньше нуля или больше 14?

Арифметически да, в очень концентрированных растворах. Но там простая формула перестаёт работать: вместо концентрации в неё нужно подставлять активность ионов. В школьных задачах шкала 0–14.

Как измерить pH на практике, а не только вычислить?

Индикаторами или прибором. Лакмус краснеет в кислой среде и синеет в щелочной, фенолфталеин становится малиновым только в щёлочи, метилоранж — жёлтый в щёлочи и розовый в кислоте. Точнее всего pH-метр: откалиброванный электрод показывает значение с точностью до сотых. Универсальная индикаторная бумага — компромисс между ними: даёт целое число pH по шкале цветов на упаковке, без прибора.

Похожие калькуляторы

Концентрация растворов Молярная и процентная концентрация Открыть → Разбавление растворов Правило креста и пересчёт концентраций Открыть → Степень окисления Расстановка степеней в соединении Открыть → Молярная масса По формуле вещества, с таблицей элементов Открыть →

обновлено

Источники: ионное произведение воды 10⁻¹⁴ приведено для 25 °C · расчёт справедлив для сильных электролитов, у слабых нужна константа диссоциации.

Нашёл неточность — напиши через форму, поправим.