Die Definition
pH = −log10[H+], wobei [H+] die Wasserstoffionenkonzentration in mol/L ist. Jede pH-Einheit entspricht dem Zehnfachen der Konzentration. Bei 25 °C gilt pH + pOH = 14.
Starke Säuren und Basen
Starke Säuren wie HCl dissoziieren vollständig, [H+] ist also gleich der Säurekonzentration. 0,01 M HCl hat den pH −log(0,01) = 2,00. Bei einer starken Base den pOH aus [OH−] berechnen und von 14 abziehen: 0,01 M NaOH hat pOH 2 und pH 12.
Schwache Säuren
Eine schwache Säure dissoziiert nur teilweise, bestimmt durch ihre Säurekonstante Ks. Ist die Säure nicht zu verdünnt, gilt [H+] ≈ √(Ks × C). Für 0,1 M Essigsäure mit pKs 4,76: √(10−4,76 × 0,1) = 1,3 × 10−3 M, der pH liegt also bei etwa 2,9.
Puffer
Ein Puffer ist eine schwache Säure mit ihrer korrespondierenden Base. Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung gibt seinen pH: pH = pKs + log([A−] ÷ [HA]). Für einen Acetatpuffer bei pH 5,0 ist das Verhältnis Base zu Säure 105,0 − 4,76 = 1,74. Ein Puffer wirkt am besten innerhalb von etwa 1 Einheit um seinen pKs.
Rechner
Der pH-Rechner arbeitet mit [H+], pOH, [OH−] sowie starken und schwachen Säuren und Basen. Der Pufferrechner gibt das Verhältnis und die Mengen an Säure und Base für einen Puffer mit bestimmter Konzentration und bestimmtem Volumen an.