pH розчину

Q: Що таке pH і що він показує?

pH (водневий показник) — це від’ємний десятковий логарифм концентрації іонів гідрогену в розчині: pH = −lg[H⁺]. Він показує, наскільки розчин кислий або лужний: pH 7 — лужне.

Введіть pH, pOH або концентрацію іонів — і отримайте решту величин з покроковим розв’язком, а також кольорову шкалу, на якій видно, наскільки розчин кислий чи лужний. Окремий режим — для сильних кислот і лугів за їхньою концентрацією.

Що відомо

Концентрація іонів [H⁺], моль/л

Малі числа можна писати так: 1e-5, 2,5e-4 або 1·10^-5.

Водневий показник

pH = 3

Кисле середовище

pH < 7: [H⁺] > [OH⁻]

Схоже на: Оцет (≈ 2,5), Яблучний сік (≈ 3,5)

pH: 3
pOH: 11
[H⁺]: 0,001 моль/л
[OH⁻]: 10⁻¹¹ моль/л

Розв’язання

1. Означення водневого показника
$\mathrm{pH} = -\lg [\mathrm{H^+}]$
2. Підставляємо [H⁺]
$\mathrm{pH} = -\lg [\mathrm{H^+}] = -\lg\left(0{,}001\right) = 3$
3. Сума показників дорівнює 14
$\mathrm{pOH} = 14 - \mathrm{pH} = 14 - 3 = 11$
4. Знаходимо [OH⁻]
$[\mathrm{OH^-}] = 10^{-11} = 10^{-11}\ \frac{\text{моль}}{\text{л}}$

Відповідь

\mathrm{pH} = 3

Шкала pH

02468101214

кисленейтральнелужне

Приклади (значення приблизні) — натисніть, щоб підставити pH:

Розрахунок для 25 °C, коли pH + pOH = 14. Кислоти й луги вважаємо сильними, тобто повністю дисоційованими на іони; для слабких електролітів (оцтова кислота, аміак) потрібна стала дисоціації.

Схожі інструменти

Молярна маса

🔥 калькулятор

Обчислення молярної маси речовини за формулою

Хімічні елементи

new тренажер

Тренажер для вивчення назв та символів хімічних елементів.

Молярна концентрація

new калькулятор

Молярна концентрація розчину c = n/V, маса речовини, об’єм і розведення c₁V₁ = c₂V₂.

Масова частка розчину

калькулятор

Калькулятор масової частки з інтерактивною візуалізацією розчину

Хімічні рівняння

тренажер

Тренажер з розстановки коефіцієнтів у реакціях

Таблиця Менделєєва

калькулятор

Інтерактивна таблиця хімічних елементів з ефектом лупи

Що таке pH

Вода й водні розчини містять іони гідрогену $\mathrm{H^+}$ та гідроксид-іони $\mathrm{OH^-}$ . Від співвідношення їхніх концентрацій залежить, чи розчин кислий, нейтральний або лужний. Щоб не писати малі числа на кшталт 0,0000001 моль/л, користуються логарифмічною шкалою — водневим показником pH.

\mathrm{pH} = -\lg[\mathrm{H^+}]

Тут lg — десятковий логарифм (його можна обчислити в калькуляторі логарифмів), а концентрація береться в моль/л. Чим більша концентрація $\mathrm{H^+}$ , тим менший pH.

Основні формули

Гідроксильний показник

\mathrm{pOH} = -\lg[\mathrm{OH^-}]

Зв’язок pH і pOH (25 °C)

\mathrm{pH} + \mathrm{pOH} = 14

Іонний добуток води

[\mathrm{H^+}] \cdot [\mathrm{OH^-}] = 10^{-14}

Концентрація через pH

[\mathrm{H^+}] = 10^{-\mathrm{pH}}

Кисле, нейтральне чи лужне середовище

Середовище	pH	Співвідношення іонів
Кисле	менше за 7	[H⁺] > [OH⁻]
Нейтральне	7	[H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ моль/л
Лужне	більше за 7	[H⁺] < [OH⁻]

Зміна pH на одиницю означає зміну концентрації $\mathrm{H^+}$ у 10 разів: розчин з pH 3 у 10 разів «кисліший» за розчин з pH 4 і в 100 разів — за розчин з pH 5.

Як знайти pH сильної кислоти або лугу

Сильні електроліти повністю розпадаються на іони, тому концентрацію іонів легко знайти за концентрацією речовини c. Для кислоти $[\mathrm{H^+}]$ дорівнює c, помноженій на кількість атомів Гідрогену, що відщеплюються (для HCl — 1, для H₂SO₄ у шкільному наближенні — 2). Для лугу так само знаходять $[\mathrm{OH^-}]$ , а потім pOH і pH. Концентрацію розчину можна розрахувати в калькуляторі молярної концентрації.

Приклад 1. pH за концентрацією іонів

У розчині [H⁺] = 10⁻⁴ моль/л. Знайдіть pH.

[\mathrm{H^+}] = 10^{-4}\ \frac{\text{моль}}{\text{л}} ;\Rightarrow; \mathrm{pH} = -\lg 10^{-4} = 4

Відповідь: pH = 4 — кисле середовище.

Приклад 2. Сильна кислота

Який pH у розчині HCl з концентрацією 0,01 моль/л?

[\mathrm{H^+}] = c = 0{,}01 ;\Rightarrow; \mathrm{pH} = -\lg 0{,}01 = 2

Відповідь: pH = 2.

Приклад 3. Луг із двома гідроксид-групами

Який pH у розчині Ba(OH)₂ з концентрацією 0,005 моль/л? З однієї формульної одиниці утворюються два іони OH⁻.

[\mathrm{OH^-}] = 2 \cdot c = 2 \cdot 0{,}005 = 0{,}01\ \frac{\text{моль}}{\text{л}}

\mathrm{pOH} = -\lg 0{,}01 = 2, \qquad \mathrm{pH} = 14 - 2 = 12

Відповідь: pH = 12 — лужне середовище.

Приклад 4. Концентрації іонів за pH

pH розчину дорівнює 9. Знайдіть [H⁺] і [OH⁻].

[\mathrm{H^+}] = 10^{-9}\ \frac{\text{моль}}{\text{л}}, \qquad [\mathrm{OH^-}] = 10^{-(14-9)} = 10^{-5}\ \frac{\text{моль}}{\text{л}}

Приклад 5. Не круглі числа

[H⁺] = 2·10⁻³ моль/л. Знайдіть pH.

\mathrm{pH} = -\lg(2 \cdot 10^{-3}) = 3 - \lg 2 \approx 3 - 0{,}301 = 2{,}699

Відповідь: pH ≈ 2,7.

pH знайомих розчинів

Значення приблизні: залежно від складу вони трохи відрізняються.

Розчин	pH
Розчин HCl, 1 моль/л	0
Шлунковий сік	1,5
Лимонний сік	2,2
Оцет	2,5
Яблучний сік	3,5
Томатний сік	4,3
Чорна кава	5
Дощова вода	5,6
Молоко	6,5
Чиста вода	7
Кров людини	7,4
Морська вода	8,1
Харчова сода (розчин)	8,3
Мило	9,5
Нашатирний спирт	11,5
Вапняна вода	12,4
Розчин NaOH, 1 моль/л	14

Індикатори

Приблизно визначити pH можна за кольором індикатора. Колір змінюється в певному інтервалі pH — інтервалі переходу.

Індикатор	У кислому середовищі	Інтервал переходу	У лужному середовищі
Лакмус	червоний	pH 5–8 (фіолетовий)	синій
Метилоранж	червоний	pH 3,1–4,4 (оранжевий)	жовтий
Фенолфталеїн	безбарвний	pH 8,2–10	малиновий

Часті запитання

Що таке pH і що він показує?

pH (водневий показник) — це від’ємний десятковий логарифм концентрації іонів гідрогену в розчині: pH = −lg[H⁺]. Він показує, наскільки розчин кислий або лужний: pH < 7 — кисле середовище, pH = 7 — нейтральне, pH > 7 — лужне.

Чому pH + pOH = 14?

У будь-якому водному розчині за 25 °C добуток концентрацій іонів [H⁺]·[OH⁻] = 10⁻¹⁴ (іонний добуток води). Якщо прологарифмувати цю рівність і змінити знаки, отримаємо pH + pOH = 14. Тому, знаючи pH, легко знайти pOH, і навпаки.

Як знайти pH розчину сильної кислоти або лугу?

Сильні кислоти й луги повністю розпадаються на іони. Для одноосновної кислоти [H⁺] дорівнює концентрації кислоти c, тому pH = −lg c. Для лугу знаходять pOH = −lg[OH⁻], де [OH⁻] = c (NaOH, KOH) або 2c (Ba(OH)₂, Ca(OH)₂), а потім pH = 14 − pOH.

Чи може pH бути від’ємним або більшим за 14?

Так, у дуже концентрованих розчинах: наприклад, 10 моль/л HCl за формулою дає pH = −1. Шкалу 0–14 використовують для розбавлених розчинів; за високих концентрацій формула стає наближеною.

Чому розчин HCl з концентрацією 10⁻⁸ моль/л має pH не 8?

Кислота не може зробити розчин лужним. За такої малої концентрації вже суттєві іони H⁺ від самої води, тому pH трохи менший за 7 (приблизно 6,98). Калькулятор враховує це для розбавлених розчинів (менше за 10⁻⁶ моль/л).