pH הוא הלוגריתם השלילי של ריכוז יוני המימן: pH = −log₁₀[H⁺]. המחשבון מקבל pH, pOH או ריכוז, ומחזיר את כל השלושה יחד עם סיווג.
המפתח להבנה הוא שהסקאלה לוגריתמית: הפרש של יחידה אחת ב-pH הוא פי עשרה בריכוז.
סקאלת ה-pH ואיך היא עובדת
pH = −log₁₀[H⁺], כאשר הריכוז במולר. הסימן השלילי קיים כדי שהערכים יהיו נוחים: ריכוז של 10⁻³ מולר נותן pH של 3, ולא מספר שלילי.
הסקאלה נעה בדרך כלל בין 0 ל-14. pH 7 הוא ניטרלי, מתחת ל-7 חומצי ומעל ל-7 בסיסי. בתמיסות מרוכזות במיוחד הערכים יכולים לצאת מהטווח הזה.
pOH = 14 − pH. היחס הזה נובע מכך שבמים, מכפלת ריכוזי H⁺ ו-OH⁻ קבועה — קבוע שנקרא Kw וערכו 10⁻¹⁴ ב-25°C.
הלוגריתם הוא העיקר: pH 3 חומצי פי עשרה מ-pH 4 ופי מאה מ-pH 5. מיץ לימון ב-pH 2 חומצי פי כ-100,000 ממים ניטרליים.
הבהרה לגבי טמפרטורה: הערך 14 תקף ב-25°C. ב-100°C ה-pH הניטרלי של מים הוא כ-6.14 ולא 7 — אף שהמים עצמם עדיין ניטרליים, כי ריכוזי H⁺ ו-OH⁻ נשארים שווים.
דוגמה – תמיסה ב-pH 3
- ערך pH = 3
- pOH: 14 − 3 = 11
- ריכוז [H⁺]: 10⁻³ = 0.001 מולר
- סיווג: חומצי
- בכיוון ההפוך: ריכוז של 0.001 מולר נותן pH של 3 בדיוק
pH של חומרים נפוצים
| החומר | pH אופייני | [H⁺] מולר |
|---|---|---|
| חומצת מלח 1M | 0 | 1 |
| מיץ קיבה | 1.5–3.5 | כ-10⁻² |
| מיץ לימון | 2.0–2.6 | כ-10⁻² |
| קולה | 2.5 | כ-10⁻²·⁵ |
| קפה | 5 | 10⁻⁵ |
| מים מזוקקים | 7 | 10⁻⁷ |
| דם | 7.35–7.45 | כ-10⁻⁷·⁴ |
| סבון | 9–10 | כ-10⁻⁹·⁵ |
| אקונומיקה | 12–13 | כ-10⁻¹²·⁵ |
הערכים הם טווחים אופייניים. שימו לב לטווח הצר של הדם: 7.35 עד 7.45. הגוף מחזיק אותו בעזרת מערכות באפר, וסטייה קטנה ממנו היא מצב רפואי. המחשבון הוא כלי חישוב כימי ואינו כלי אבחון.
חומצה חזקה מול חומצה מרוכזת
שני מושגים שמתבלבלים, וההבחנה ביניהם חשובה:
- חוזק הוא תכונה של החומר — באיזו מידה הוא מתפרק ליונים במים. חומצת מלח מתפרקת כמעט לחלוטין ולכן היא חומצה חזקה; חומצה אצטית מתפרקת חלקית ולכן היא חלשה.
- ריכוז הוא כמה חומר יש בתמיסה, ללא קשר לחוזקו.
לכן תמיסה מדוללת של חומצה חזקה יכולה להיות בעלת pH גבוה מתמיסה מרוכזת של חומצה חלשה. חומצה אצטית 1M נותנת pH של כ-2.4, בעוד חומצת מלח 0.001M נותנת pH של 3 — החזקה יותר, בריכוז נמוך, פחות חומצית בפועל.
בחומצות חלשות החישוב דורש את קבוע הדיסוציאציה Ka, ולא רק את הריכוז. המחשבון עובד על הקשר הישיר בין pH לריכוז יוני המימן, שהוא מדויק כשהריכוז הזה ידוע.
שאלות נפוצות
מה הנוסחה של pH?
pH = −log₁₀[H⁺], כאשר הריכוז במולר. ריכוז של 0.001 מולר נותן pH של 3.
מה pH ניטרלי?
7 ב-25°C. מתחת ל-7 חומצי ומעל ל-7 בסיסי. בטמפרטורה אחרת הערך הניטרלי שונה במקצת, אף שהמים עצמם נשארים ניטרליים.
מה הקשר בין pH ל-pOH?
סכומם 14 ב-25°C, מפני שמכפלת ריכוזי H⁺ ו-OH⁻ במים היא קבוע של 10⁻¹⁴. תמיסה ב-pH 3 היא ב-pOH 11.
עד כמה pH 3 חומצי יותר מ-pH 5?
פי מאה. הסקאלה לוגריתמית, ולכן כל יחידה היא פי עשרה בריכוז יוני המימן.
מה ההבדל בין חומצה חזקה למרוכזת?
חוזק הוא עד כמה החומר מתפרק ליונים, וריכוז הוא כמה ממנו יש בתמיסה. חומצה חזקה ומדוללת יכולה להיות פחות חומצית מחומצה חלשה ומרוכזת.
הערה רפואית. המחשבון נותן אמדן כללי ואינו מחליף ייעוץ, אבחנה או טיפול של רופא או דיאטן/ית.