Chemia

Kalkulator pH

Zgłoś błąd

Udostępnij kalkulator

Dodaj nasz darmowy kalkulator do swojej strony internetowej

Proszę wprowadzić ważny URL. Obsługiwane są tylko adresy HTTPS.
Użyj jako wartości domyślnych dla osadzonego kalkulatora to, co znajduje się obecnie w polach wprowadzania kalkulatora na stronie.
Kolor z fokusem obręczy wprowadzania, kolor zaznaczonej przełączki, kolor elementu wyboru podczas najechania itp.
Proszę zaakceptować Warunki Użytkowania.
Prévisualisation

Jak działa kalkulator pH?

To przydatne narzędzie online pozwala na wyliczenie pH na podstawie wybranych danych: typu substancji (kwaśna lub zasadowa) oraz jej cech (stężenie lub masa i objętość). Użytkownicy mogą wybrać konkretną substancję z dostępnej listy lub wprowadzić własne parametry, dostarczając niezbędnej stałej do obliczeń.

Czym jest pH i jak się je oblicza?

pH to miara kwasowości lub zasadowości roztworu. Reprezentuje stężenie jonów wodorowych w roztworze i jest wyrażane w formacie numerycznym od 0 do 14. Wartości pH poniżej 7 wskazują na roztwory kwasowe (np. ocet), pH 7 to wartość neutralna (np. czysta woda), a wartości powyżej 7 wskazują na roztwory zasadowe (np. soda oczyszczona).

Pochodzenie terminu “pH”

Termin “pH” został wprowadzony po raz pierwszy przez duńskiego chemika Sørena Petera Lauritza Sørensena w 1909 roku. Użył tego terminu do opisania siły jonów wodorowych w roztworze. Sørensen wybrał notację “p”, która oznacza “potencjał” lub “siłę” w łacinie i grece, i połączył ją z symbolem wodoru “H”, aby wskazać stężenie jonów wodorowych, które kontroluje kwasowość i zasadowość mediów. To stało się podstawą do definiowania pH jako głównego wskaźnika równowagi kwasowo-zasadowej roztworów.

Znaczenie pH w codziennym życiu

pH odgrywa ważną rolę w naszym codziennym życiu. Wpływa na wiele aspektów, od składu chemicznego wody pitnej po zdrowie naszej skóry. Woda o pH poniżej 7 może powodować korozję rur, a wysoka kwasowość lub zasadowość może wpływać na wzrost upraw rolnych. Określenie dokładnego pH jest kluczowe na przykład w akwariach, gdzie utrzymanie odpowiedniego poziomu pH jest istotne dla zdrowia ryb i innych organizmów morskich.

pH w systemach biologicznych

pH jest również niezwykle ważne w systemach biologicznych. Na przykład, ludzka krew utrzymuje wąski zakres pH 7,35-7,45, co jest niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Zmiany w pH krwi mogą prowadzić do poważnych konsekwencji medycznych, takich jak kwasica lub zasadowica. Dlatego kalkulatory pH znajdują szerokie zastosowanie w praktyce medycznej do monitorowania stanu fizjologicznego pacjentów.

Definicje terminów

Kwas

Kwas to substancja chemiczna, która może oddać proton (H+H^+) lub utworzyć wiązanie kowalencyjne z parą elektronową. W roztworach wodnych kwasy zwiększają stężenie jonów wodorowych.

Kwas słaby

Kwas słaby to kwas, który częściowo rozpada się na jony w roztworze wodnym. Oznacza to, że nie wszystkie cząsteczki kwasu przekształcają się w jony (H+H^+), co wymaga użycia stałej dysocjacji (KaK_a) podczas obliczania pH takich roztworów.

Zasada (alkalia)

Zasada (alkalia) to substancja, która przyjmuje proton lub uwalnia jon wodorotlenowy (OH−OH^-) w roztworze wodnym. Alkalie to rozpuszczalne zasady, które w roztworze zapewniają wysoki poziom pH równy lub przekraczający 7.

Dysocjacja

W chemii dysocjacja to proces, w którym cząsteczki lub jony rozdzielają się na mniejsze cząsteczki lub jony. Dla kwasów i zasad dysocjacja oznacza rozdzielenie na jony (H+H^+) lub (OH−OH^-) i odpowiednie jony koniugowane.

Stała dysocjacji kwasu (KaK_a)

Stała dysocjacji kwasu (KaK_a) mierzy ilościowo siłę kwasu w roztworze. Opisuje stopień, w jakim kwas dysocjuje w roztworze wodnym, tworząc jony wodorowe (H+H^+) i zasadę sprzężoną. Wyższa wartość KaK_a wskazuje na silny kwas, który całkowicie lub znacznie się dysocjuje. Wzór na obliczanie KaK_a to:

Ka=[H+][A−][HA]K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]}

gdzie:

  • [H+][H^+] reprezentuje stężenie jonów wodorowych.
  • [A−][A^-] reprezentuje stężenie zasady sprzężonej.
  • [HA][HA] reprezentuje stężenie kwasu niedysocjowanego.

Stała dysocjacji zasady (KbK_b)

Stała dysocjacji zasady (KbK_b) podobnie wskazuje na stopień, w jakim zasada dysocjuje w roztworze wodnym, tworząc jony wodorotlenowe (OH−OH^-) i kwas sprzężony. Podobnie jak przy kwasach, wyższa KbK_b sugeruje silną zasadę, która z większym prawdopodobieństwem się całkowicie dysocjuje. Wzór na obliczanie KbK_b to:

Kb=[OH−][B+][BOH]K_b = \frac{[OH^-][B^+]}{[BOH]}

gdzie:

  • [OH−][OH^-] reprezentuje stężenie jonów wodorotlenowych.
  • [B+][B^+] reprezentuje stężenie kwasu sprzężonego.
  • [BOH][BOH] reprezentuje stężenie zasady niedysocjowanej.

Związek między KaK_a a KbK_b

Dla każdego kwasu i jego zasady sprzężonej istnieje związek poprzez iloczyn jonowy wody, KwK_w, który wynosi 1,0×10−141,0 \times 10^{-14} w 25°C.

Kw=Ka×KbK_w = K_a \times K_b

Znając KaK_a kwasu, można obliczyć KbK_b jego zasady sprzężonej i vice versa. To pomaga w głębszym zrozumieniu właściwości kwasowo-zasadowych związków i ich potencjalnego zachowania w roztworze.

Zastosowanie w obliczeniach

Użycie KaK_a i KbK_b jest kluczowe dla obliczeń pH z udziałem słabych kwasów i zasad. Te stałe pomagają określić, jak mocno substancja zmieni stężenie jonów wodorowych lub wodorotlenowych w roztworze, co bezpośrednio wpływa na wartość pH.

Jeżeli masz dodatkowe pytania lub potrzebujesz więcej informacji, daj mi znać, a z przyjemnością dostarczę potrzebnych szczegółów, aby zrozumieć ten obszerny temat.

Tabela kwasów

NazwaWzórKaK_aMasa molowa (g/mol)
Kwas octowyC2H4O2\text{C}_2\text{H}_4\text{O}_21,75×10−51,75 \times 10^{-5}60,05
Kwas borowyH3BO3\text{H}_3\text{BO}_35,75×10−105,75 \times 10^{-10}61,84
Kwas węglowyH2CO3\text{H}_2\text{CO}_34,3×10−74,3 \times 10^{-7}62,025
Kwas cytrynowyC6H8O7\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_71,6×10−31,6 \times 10^{-3}192,12
Kwas fluorowodorowyHF\text{HF}6,5×10−46,5 \times 10^{-4}20,0064
Kwas azotowyHNO3\text{HNO}_32,4×1012,4 \times 10^{1}63,01
Kwas szczawiowyC2H2O4\text{C}_2\text{H}_2\text{O}_43,5×10−23,5 \times 10^{-2}90,03
Kwas fosforowyH3PO4\text{H}_3\text{PO}_47,1×10−37,1 \times 10^{-3}97,995
Kwas arsenowyH3AsO4\text{H}_3\text{AsO}_410−2,19 10^{-2,19}141,94
Kwas benzoesowyC7H6O2\text{C}_7\text{H}_6\text{O}_26,3×10−56,3 \times 10^{-5}122,12
Kwas mrówkowyHCOOH\text{HCOOH}1,77×10−41,77 \times 10^{-4}46,03
Kwas cyjanowodorowyHCN\text{HCN}1,32×10−91,32 \times 10^{-9}27,03
Kwas siarkowodorowyH2S\text{H}_2\text{S}1,0×10−71,0 \times 10^{-7}34,08
Kwas solnyHCl\text{HCl}7,9×1057,9 \times 10^{5}36,46
Kwas nadchlorowyHClO4\text{HClO}_410810^{8}100,46
Kwas chlorowyHClO3\text{HClO}_310310^{3}84,46
Kwas siarkowyH2SO4\text{H}_2\text{SO}_41×1031 \times 10^{3}98,079
Kwas azotawyHNO2\text{HNO}_26,9×10−46,9 \times 10^{-4}47,013
Kwas fosforowy (III)H3PO3\text{H}_3\text{PO}_35,0×10−25,0 \times 10^{-2}82,00
FenolC6H5OH\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}1,3×10−101,3 \times 10^{-10}94,11

Tabela zasad (alkaliów)

NazwaWzórKbK_bMasa molowa (g/mol)
AmoniakNH3\text{NH}_31,8×10−51,8 \times 10^{-5}17,031
AnilinaC6H5NH2\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_24,0×10−104,0 \times 10^{-10}93,13
Dimetyloamina(CH3)2NH(\text{CH}_3)_2\text{NH}5,4×10−45,4 \times 10^{-4}45,08
EtyloaminaC2H5NH2\text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_27,41×10−47,41 \times 10^{-4}45,08
MetylaminaCH3NH2\text{CH}_3\text{NH}_24,38×10−44,38 \times 10^{-4}31,057
PyridynaC5H5N\text{C}_5\text{H}_5\text{N}1,7×10−91,7 \times 10^{-9}79,10
Trimetyloamina(CH3)3N(\text{CH}_3)_3\text{N}6,3×10−56,3 \times 10^{-5}59,11
Wodorotlenek sodu (soda kaustyczna)NaOH\text{NaOH}6,3×10−16,3 \times 10^{-1}40,00
Wodorotlenek potasuKOH\text{KOH}1,23×10−111,23 \times 10^{-11}56,11
Wodorotlenek lituLiOH\text{LiOH}1,101,1023,95

Stałe dysocjacji użyte w kalkulatorze zarówno dla kwasów jak i zasad są podane w tabeli. Należy pamiętać, że mogą się one różnić w zależności od temperatury, stopnia dysocjacji i stężenia. Ważne jest, aby to uwzględniać w swoich obliczeniach i, jeśli to konieczne, wprowadzić znaną wartość wymaganej stałej, wybierając opcję niestandardową.

Wzór na obliczanie pH

W zależności od wybranej substancji i jej parametrów, stosuje się różne wzory do obliczania pH.

Dla kwasów:

pH=−log⁡[H+]\text{pH} = -\log[H^+]

Dla zasad:

pOH=−log⁡[OH−]\text{pOH} = -\log[OH^-] pH=14−pOH\text{pH} = 14 - \text{pOH}

Przykłady

Przykład 1: pH kwasu octowego

Załóżmy, że mamy roztwór o stężeniu kwasu octowego 0,01 mol/litr. Używamy stałej dysocjacji Ka=1,75×10−5K_a = 1,75 \times 10^{-5} do obliczenia pH.

  1. Oblicz stężenie jonów wodorowych [H+][H^+]:

    [H+]=Ka×C=1,75×10−5×0,01=1,32×10−3[H^+] = \sqrt{K_a \times C} = \sqrt{1,75 \times 10^{-5} \times 0,01} = 1,32 \times 10^{-3}

  2. Oblicz pH:

    pH=−log⁡(1,32×10−3)≈3,388\text{pH} = -\log(1,32 \times 10^{-3}) \approx 3,388

Przykład 2: pH roztworu wodorotlenku sodu

Stężenie wodorotlenku sodu wynosi 0,05 mol/litr. Jako silna zasada, całkowicie dysocjuje, więc [OH−][OH^-] równa się stężeniu wodorotlenku sodu.

  1. Oblicz pOH:

    pOH=−log⁡(0,05)≈1,3\text{pOH} = -\log(0,05) \approx 1,3

  2. Oblicz pH:

    pH=14−pOH=14−1,3=12,7\text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 1,3 = 12,7

Krok po kroku obliczanie pH

Aby obliczyć pH roztworu, wykonaj następujące kroki:

  1. Określ stężenie jonów wodorowych [H+].

    Zakładając, że masz roztwór o stężeniu kwasu solnego (HCl) 0,01 M. Ponieważ HCl jest silnym kwasem, całkowicie dysocjuje na H+ i Cl- w roztworze.

    [H+]=0,01 M[H^+] = 0,01 \, \text{M}

  2. Oblicz pH za pomocą logarytmicznego wzoru.

    Wzór na obliczanie pH:

    pH=−log⁡[H+]\text{pH} = -\log [H^+]

    Podstaw wartość stężenia jonów wodorowych:

    pH=−log⁡(0,01)\text{pH} = -\log(0,01)

  3. Policz wartość logarytmiczną.

    Logarytm 0,01 wynosi -2, w konsekwencji:

    pH=−(−2)=2\text{pH} = -(-2) = 2

Tak więc roztwór kwasu solnego o stężeniu 0,01 M ma pH 2, co potwierdza jego wysoką kwasowość.

Przykłady poziomów kwasowości lub zasadowości różnych roztworów

  1. Sok z cytryny: pH około 2 — jest to roztwór kwasowy.
  2. Czysta woda: pH około 7 — jest to roztwór neutralny.
  3. Mleko: pH około 6,5 — jest to roztwór lekko kwasowy.
  4. Woda morska: pH około 8 — jest to roztwór lekko zasadowy.
  5. Roztwór amoniaku: pH około 11 — jest to roztwór zasadowy.

Uwagi

  • Obliczenia dla słabych kwasów i zasad mogą wymagać uwzględnienia początkowego stężenia i stopnia dysocjacji.
  • Przyjmuje się, że dla silnych kwasów i zasad dysocjacja jest całkowita (100%).
  • pH jest skalą logarytmiczną, co oznacza, że wzrost o jedną jednostkę odpowiada zmianie stężenia jonów wodorowych dziesięciokrotnie.
  • Przy pomiarze pH należy uwzględnić temperaturę, ponieważ może ona wpływać na wyniki.

Najczęściej zadawane pytania

Co to jest pH?

pH to logarytmiczna miara stężenia jonów wodorowych w roztworze, wskazująca na jego kwasowość lub zasadowość.

Jak obliczyć pH, jeśli znana jest tylko masa substancji?

Najpierw przekonwertuj masę na molarność, używając masy molowej substancji, a następnie użyj odpowiedniego wzoru na kwasy lub zasady.

Dlaczego ważne jest, aby znać pH roztworu?

Znajomość pH jest kluczowa dla wielu procesów przemysłowych, reakcji chemicznych i systemów biologicznych, takich jak pH krwi.

Jakie pH jest uważane za neutralne?

Neutralne pH to 7, charakterystyczne dla czystej wody w standardowych warunkach.

Jak znaleźć pOH, jeśli znane jest pH?

pOH można znaleźć, odejmując pH od 14: pOH=14−pH\text{pOH} = 14 - \text{pH}

Czy pH może być mniejsze niż 0 lub większe niż 14?

Tak, pH może wykraczać poza standardowy zakres 0-14 w przypadku wysoko skoncentrowanych mocnych kwasów lub zasad.

Jak temperatura wpływa na pH?

Temperatura może zmieniać wartość pH, ponieważ wpływa na szybkość dysocjacji jonów w roztworze. Zazwyczaj, w miarę wzrostu temperatury, pH może się zmniejszać w przypadku wody, ponieważ więcej cząsteczek wody dysocjuje.

Czy pH można zmierzyć bezpośrednio?

Tak, istnieją elektroniczne mierniki pH i papiery wskaźnikowe, które umożliwiają pomiar pH roztworu. Miernik pH zapewnia dokładniejsze i bardziej wiarygodne wyniki niż papier wskaźnikowy.

Podobne kalkulatory

Polityka prywatności Warunki użytkowania