Что это и что показывает
pH — это мера кислотности раствора, числовая шкала обычно от 0 до 14. Она показывает концентрацию ионов водорода [H⁺]: чем их больше, тем меньше pH и тем кислее среда. При 25 °C нейтральная среда соответствует pH 7, кислая — меньше 7, щелочная — больше 7. Шкала логарифмическая, поэтому изменение pH на единицу означает десятикратное изменение концентрации ионов водорода.
Я Владимир, окончил физический факультет МГУ им. Ломоносова и более 20 лет преподаю физику и математику. Логарифмическая природа pH — отличный мостик между химией и математикой, и именно здесь школьники часто теряются.
Формула
pH определяется как десятичный логарифм концентрации ионов водорода с обратным знаком:
pH = −log₁₀ [H⁺]
Обратный переход:
[H⁺] = 10^(−pH)
Для водных растворов при 25 °C выполняется связь:
pH + pOH = 14
| pH | Среда | Примеры |
|---|---|---|
| 0 – 3 | сильнокислая | желудочный сок, лимон |
| 4 – 6 | слабокислая | кофе, дождь |
| 7 | нейтральная | чистая вода |
| 8 – 11 | щелочная | мыло, сода |
| 12 – 14 | сильнощелочная | хлорка, щёлочь |
Как посчитать вручную (по шагам)
- Если известна концентрация [H⁺], возьмите её десятичный логарифм и поставьте перед ним минус — это и есть pH.
- Если концентрация записана как 10⁻ⁿ, то pH равен просто n (например, [H⁺] = 10⁻⁴ даёт pH = 4).
- Чтобы из pH получить концентрацию, возведите 10 в степень минус pH.
- pOH найдите как 14 минус pH, а концентрацию [OH⁻] — как 10 в степени минус pOH.
Пример
Концентрация ионов водорода [H⁺] = 0.0001 моль/л, то есть 10⁻⁴. Найдём pH и среду.
pH = −log₁₀(10⁻⁴) = −(−4) = 4.
pOH = 14 − 4 = 10, значит [OH⁻] = 10⁻¹⁰ моль/л.
pH = 4 меньше 7 — среда кислая.
Где применяется
pH контролируют в медицине (кислотность крови строго около 7.4), в сельском хозяйстве (кислотность почвы), в пищевой промышленности, при очистке воды, в аквариумистике и косметике. В химической лаборатории pH — обязательный параметр при работе с растворами и индикаторами.
Осторожно
- Считают шкалу линейной: на самом деле раствор с pH 3 в сто раз кислее раствора с pH 5, а не «чуть-чуть».
- Думают, что pH не выходит за 0–14: для очень крепких кислот и щелочей он может быть отрицательным или больше 14.
- Применяют правило pH 7 = нейтрально к любой температуре — оно верно лишь около 25 °C.
- Теряют знак минус в формуле и получают отрицательный pH там, где его быть не должно.