วิธีการคำนวณค่า ph และ pOH

ตาชั่งที่ใช้คำนวณ pH และ pOH อยู่ด้านตรงข้ามของเหรียญเดียวกัน ในขณะที่คนหนึ่งบอกคุณถึงความเข้มข้นของไฮโดรเจน (ไฮโดรเนียม) ไอออน อีกคนหนึ่งบอกคุณถึงความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน

โดยปกติ รายงานค่า pH ในระดับ 0-14 (แม้ว่าจะไม่ใช่มาตราส่วนสัมบูรณ์ก็ตาม) คุณอาจคุ้นเคยกับข้อเท็จจริงที่ว่าที่ค่า pH ต่ำ สารนั้นถือว่าเป็นกรด และที่ค่า pH สูง สารนั้นถือว่าเป็นสารพื้นฐาน บทความนี้แสดงให้คุณเห็นว่าเหตุใดจึงเป็นเช่นนี้ และวิธีคำนวณทั้งค่า pH และ pOH

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ในการคำนวณค่า pH ให้ใช้ค่าลบของความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน ในการหา pOH ก็แค่ลบ pH ออกจาก 14

ในการคำนวณ pOH ให้ใช้ค่าลบของความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน ในการหาค่า pH ก็แค่ลบ pOH จาก 14

เมื่อเติมกรดแก่ลงในน้ำ จะมีปริมาณ เพิ่มขึ้น ไฮโดรเนียมไอออน (ฮ₃โอ⁺). นี่เป็นเพราะไฮโดรเจนไอออนที่เกี่ยวข้องกับกรดแยกตัวออกจากกรดและเชื่อมโยงกับโมเลกุลของน้ำ ลองดูตัวอย่างต่อไปนี้สำหรับ HCl ซึ่งเป็นกรดที่แรงมาก:

ค่า pH เป็นตัวบ่งบอกถึงความเข้มข้นของ H₃โอ⁺ ในสารละลายในขณะที่ pOH แสดงความเข้มข้นของ OH^-. แต่คุณจะได้ตัวเลขเหล่านี้มาได้อย่างไร และมันหมายความว่าอย่างไร

"p" ใน pH และ pOH หมายถึง "-log." H หรือ OH ใน pH และ pOH ระบุความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเนียมอย่างใดอย่างหนึ่ง (H₃โอ⁺) หรือไฮดรอกไซด์ไอออน (OH^-). ดังนั้น pH จะวัดความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน ในขณะที่ pOH วัดความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน

เฉพาะกรดและเบสแก่เท่านั้นที่แยกตัวออกจากน้ำได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้น หากคุณได้รับความเข้มข้นของกรด คุณก็จะทราบความเข้มข้นของไอออนของไฮโดรเนียมด้วย

สมมติว่าคุณมีสารละลาย HCl 0.001 M เนื่องจากกรดจะแยกตัวออกจากกันโดยสิ้นเชิง นั่นหมายความว่าความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนของคุณคือ 0.001 โมลาร์เช่นกัน ในการหาค่า pH ให้ใช้บันทึกเชิงลบ:

ดังนั้น,

pOH คือค่าลบของความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกไซด์ แต่จากสมการข้างต้น คุณไม่รู้อะไรเกี่ยวกับไฮดรอกไซด์ไอออนเลย แล้วคุณจะทำอย่างไร

อันที่จริง ด้วยเหตุผลที่เกี่ยวข้องกับค่าคงที่การแยกตัวของน้ำที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส (ซึ่งอยู่นอกขอบเขตของบทความนี้):

ซึ่งหมายความว่าถ้าคุณรู้ค่า pH หรือ pOH คุณก็รู้อีกอย่างหนึ่ง!

ดังนั้น ถ้า pH ของสารละลายที่เป็นกรดของคุณเท่ากับ 3 คุณสามารถแทนค่านี้ในสมการด้านบนเพื่อค้นหา pOH:

ดังนั้น

สำหรับสารละลาย HCl 0.001 M ค่า pH คือ 3 และ pOH คือ 11

คุณยังสามารถทำการคำนวณผกผัน สมมติว่าคุณมีเบสที่แข็งแรงซึ่งมีค่า pH เท่ากับ 13 POH คืออะไร?

pOH เป็นดังนี้:

คุณจะทราบได้อย่างไรว่าสารละลายนั้นเป็นกรดของเบสโดยอิงจากตัวเลขเหล่านี้ได้อย่างไร

มาตราส่วน pH เป็นวิธีที่สะดวกในการพูดคุยเกี่ยวกับกรดและเบส ตัวเลขในระดับ pH จะบอกคุณบางอย่างเกี่ยวกับสารละลายนั้น

1. ที่ pH < 7 สารละลายจะถือว่าเป็นกรดเนื่องจากมีไฮโดรเจนไอออนที่มีความเข้มข้นสูง
   
2. ที่ pH > 7 สารละลายถือเป็นพื้นฐานเนื่องจากมีความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนต่ำ
3. ที่ pH = 7 สารละลายจะถือว่าเป็นกลางเนื่องจากความเข้มข้นของไอออนของไฮโดรเจนและไฮดรอกไซด์เท่ากัน