Расчёт pH сильного основания: формула, примеры и онлайн-калькулятор

pH — это водородный показатель, который показывает кислотность или щёлочность раствора. Для сильных оснований (например, NaOH, KOH, Ba(OH)₂) pH рассчитывается просто: они полностью диссоциируют в воде, отдавая гидроксид-ионы OH⁻. Чем больше OH⁻, тем выше pH.

Представьте, что раствор — это вечеринка: pH — количество гостей (H⁺). Сильное основание — это «вышибала», который убирает кислотные ионы H⁺, связывая их в воду. Чем больше вышибал, тем меньше H⁺ остаётся.

Формула pH:

Для сильного основания, например NaOH (одновалентное) или Ba(OH)₂ (двухвалентное), концентрация [OH⁻] равна:

Далее по шагам:

1. Определить C — концентрацию основания в моль/л.
2. Найти [OH⁻] = n × C.
3. Вычислить pOH = -lg[OH⁻].
4. Вычислить pH = 14 - pOH (при 25°C).

Если температура отличается, используйте другое значение Kw (например, при 20°C Kw=6,81×10⁻¹⁵, pH+pOH=14,17).

Условие: Найти pH 0,01 M раствора NaOH при 25°C.

Решение:

1. NaOH → Na⁺ + OH⁻, n=1.
2. [OH⁻] = 1 × 0,01 = 0,01 M.
3. pOH = -lg(0,01) = 2.
4. pH = 14 - 2 = 12.

Ответ: pH = 12.

Проверить результат можно с помощью Калькулятора pH сильного основания.

Условие: Найти pH 0,005 M раствора Ba(OH)₂ при 25°C.

Решение:

1. Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻, n=2.
2. [OH⁻] = 2 × 0,005 = 0,01 M.
3. pOH = -lg(0,01) = 2.
4. pH = 14 - 2 = 12.

Ответ: pH = 12.

Обратите внимание: при той же молярной концентрации, что и в примере 1, pH одинаков, так как [OH⁻] совпало.

Условие: Найти pH 1×10⁻⁸ M раствора KOH при 25°C.

Решение:

Если концентрация OH⁻ от основания меньше 10⁻⁶ M, нужно учитывать автопротолиз воды (H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ с Kw=10⁻¹⁴).

1. От основания: [OH⁻]осн = 1×10⁻⁸ M.
2. Вода даёт [OH⁻]вод = [H⁺]вод = x.
3. Общий [OH⁻] = 10⁻⁸ + x, [H⁺] = x.
4. Kw = [H⁺][OH⁻] = x(10⁻⁸ + x) = 10⁻¹⁴.
5. Решаем квадратное уравнение: x² + 10⁻⁸x - 10⁻¹⁴ = 0. Положительный корень: x ≈ 9,9×10⁻⁸ M.
6. [H⁺] = 9,9×10⁻⁸ M, pH = -lg(9,9×10⁻⁸) ≈ 7,00.

Ответ: pH ≈ 7,00. Видите, pH почти нейтральный, потому что вклад основания ничтожен. Для таких расчётов удобен Калькулятор pH сильного основания.

• Забывают про n — число OH⁻-групп. Для Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂ n=2.
• Путают pOH и pH: помните, pH + pOH = const.
• Игнорируют автопротолиз при концентрациях < 10⁻⁶ M. Иначе получите pH > 14, что невозможно.
• Не учитывают температуру: при 20°C нейтральный pH = 7,08, а не 7,00.

Совет: для проверки используйте онлайн-калькулятор, особенно в сложных случаях.

1. Задача: pH раствора NaOH = 11. Найдите [OH⁻].
2. Задача: Как изменится pH 0,1 M KOH, если разбавить в 10 раз?
3. Задача: Ba(OH)₂ 0,02 M. Найти pH.

Ответы: 1) pOH=3, [OH⁻]=10⁻³ M. 2) Было pH=13, после разбавления [OH⁻]=0,01 M, pH=12 (уменьшится на 1). 3) [OH⁻]=0,04 M, pOH=1,4, pH=12,6.

Для быстрых и точных расчётов используйте специализированные инструменты:

• Калькулятор pH сильного основания — рассчитывает pH по концентрации и валентности.
• Калькулятор pH сильной кислоты — для кислот.
• Калькулятор pH слабого основания — для слабых оснований.

Калькуляторы учитывают автопротолиз и температуру, экономя ваше время.

Ниже ответы на самые популярные вопросы.