pH nasıl hesaplanır

Tanım

pH = −log₁₀[H⁺]; burada [H⁺] mol/L cinsinden hidrojen iyonu derişimidir. 1 pH birimlik her adım derişimde on katlık bir değişimdir. 25 °C’de pH + pOH = 14.

Güçlü asitler ve bazlar

HCl gibi güçlü asitler tamamen iyonlaşır, bu yüzden [H⁺] asit derişimine eşittir. 0,01 M HCl’nin pH’ı −log(0,01) = 2,00’dır. Güçlü bir baz için pOH’u [OH⁻]’den hesapla ve 14’ten çıkar: 0,01 M NaOH’ın pOH’u 2, pH’ı 12’dir.

Zayıf asitler

Zayıf bir asit, asit ayrışma sabiti K_a’nın belirlediği kadar, yalnızca kısmen iyonlaşır. Asit çok seyreltik değilken [H⁺] ≈ √(K_a × C). pK_a’sı 4,76 olan 0,1 M asetik asit için: √(10^−4,76 × 0,1) = 1,3 × 10⁻³ M; yani pH yaklaşık 2,9’dur.

Tamponlar

Tampon, eşlenik bazıyla birlikte zayıf bir asittir. Henderson-Hasselbalch denklemi onun pH’ını verir: pH = pK_a + log([A⁻] ÷ [HA]). pH 5,0’daki bir asetat tamponu için baz/asit oranı 10^{5,0 − 4,76} = 1,74’tür. Bir tampon pK_a’sının yaklaşık 1 birim yakınında en iyi çalışır.

Hesaplayıcılar

pH hesaplayıcı [H⁺], pOH, [OH⁻] ve güçlü ya da zayıf asit ve bazlarla çalışır. Tampon hesaplayıcı belirli derişim ve hacimde bir tampon için oranı ve asit ile baz miktarlarını verir.

Daha fazla çözümlü örnek

• Bir asit ve bir bazı karıştırmak. 50 mL 0,1 M HCl ile 25 mL 0,1 M NaOH: 5,0 mmol asit eksi 2,5 mmol baz, 75 mL’de 2,5 mmol asit, yani 0,0333 M bırakır. pH = −log(0,0333) = 1,48.
• Zayıf bir baz. 0,1 M amonyak, pKb 4,75: [OH−] ≈ √(10^−4,75 × 0,1) = 1,3 × 10⁻³ M, pOH 2,88; yani pH yaklaşık 11,1.
• Çok seyreltik bir asit. 10⁻⁸ M HCl pH 8 değildir. Suyun kendisi 10⁻⁷ M H+ verir ve bu asidi aşar; yani pH yaklaşık 6,98, nötrün biraz altındadır.

Sıcaklık

pH + pOH = 14 yalnızca 25 °C’de geçerlidir. 37 °C’de toplam yaklaşık 13,6’dır; yani nötr suyun pH’ı yaklaşık 6,8’dir. [H+] hâlâ [OH−]’ye eşit olduğu için yine nötrdür.

Yaygın hatalar

• Karıştırdıktan sonra seyrelmeyi unutmak. İki çözelti birleştirildiğinde derişimler değişir. Mol cinsinden çalış, sonra toplam hacme böl.
• Logaritmada milimolar kullanmak. Önce mol/L’ye çevir. 1 mM, 10⁻³ M’dir; güçlü bir asit için −log(1) = 0 değil, pH 3’tür.
• Kalibre edilmemiş bir ölçer. Bir pH ölçeri, beklenen değeri kuşatan en az iki tamponla, örneğin asidik örnekler için pH 4 ve 7 ile kalibre et.