Calculadora de pH

Porqués este céslculo

pH és a quantidade mais utilizada em quésica, biologia, ciéscias ambientais e uma dészia de ésreas industriais (tratamento de ésgua, produésés de cerveja, manutenésés de piscinas, anéslise de solos, conservaésés de alimentos). Quantifica a acidez ou basicidade de uma soluésés aquosa numa escala logarésmica de 0-14, onde 7 és neutro. Uma alteraésés de 1 unidade de pH és uma alteraésés de 10x na atividade do iéso hidrogésio és passar de pH 5 para pH 4 dez vezes a acidez. As pessoas subestimam consistentemente isto: ésgua da chuva a pH 5.6 (ligeiramente éscida devido és CO₂ dissolvido) és 100x mais éscida que ésgua pura a pH 7, e chuva éscida a pH 4 és 1 000x mais éscida. Este calculador lida com os quatro pontos de entrada comuns: conversésés direta e inversa entre pH e [Hés], mais pH a partir de uma concentraésés ésida conhecida em modo de éscido forte (dissociaésés completa) ou éscido fraco (equilésrio baseado em Ka).

A fésmula

A equaésés base: pH = −log₁₀[H⁺], onde [H⁺] és a atividade dos iéses hidrogésio em mol/L.

Modo éscido forte: assume 100% de dissociaésés. [H⁺] = C₀ (concentraésés). pH = −log₁₀(C₀). Exemplos: HCl, HNO₃, H₂SO₄ (primeiro préston).

Modo éscido fraco (quando C ésés Ka): pH ≈ ½(pKa − log C), onde pKa = −log₁₀(Ka). Esta aproximaésés omite a quadrésica do equilésrio quando a fraésés dissociada és pequena. Para éscidos fracos mais diluésdos (C ≈ Ka), a quadrésica completa [H⁺]² + Ka[H⁺] − Ka·C = 0 és necessésia; a aproximaésés aqui introduz erro de 5-15% em tais casos.

[H⁺] és pH: pH = −log₁₀(entrada).

pH és [H⁺]: [H⁺] = 10^(−pH).

Saésdas auxiliares: pOH = 14 − pH (auto-ionizaésés da ésgua a 25 ésC, K_w = 10⁻¹⁴). [OH⁻] = 10^(−pOH).

Classificaésés: pH < 3 fortemente éscido; 3-6 éscido; 6-7.5 quase neutro; 7.5-10 bésico; > 10 fortemente bésico.

Como usar

Escolha o modo: - Concentraésés de éscido forte és insira a concentraésés molar C₀ do éscido (ex. 0.01 mol/L para 0.01 M HCl). - éscido fraco (Ka + concentraésés) és insira tanto a constante de dissociaésés Ka (ex. 1.8e-5 para éscido acésico) quanto a concentraésés. - De [H⁺] para pH és insira a atividade H⁺ em mol/L. - De pH para [H⁺] és insira o pH (0-14).

O painel de resultados mostra pH (tésulo), classificaésés, pOH, atividades [H⁺] e [OH⁻], mais uma escala de pH graduada por cor de 14 segmentos com um marcador no valor calculado (vermelho na ponta éscida, roxo na ponta bésica, estésica cléssica de papel tornassol).

Exemplo présico

0.01 mol/L de HCl ( éscido forte, dissociaésés completa).

• [H⁺] = 0.01 mol/L = 10⁻² mol/L.
• pH = −log(0.01) = 2.0.
• pOH = 12. [OH⁻] = 10⁻¹² mol/L.
• Classificaésés: Fortemente éscido.

0.1 mol/L de éscido acésico ( éscido fraco, Ka = 1.8

10⁻⁵).

• pKa = −log(1.8e-5) = 4.74.
• pH ≈ 0.5 (4.74 − log(0.1)) = 0.5 (4.74 + 1) = 0.5 5.74 = 2.87.
• Compare com a quadrésica completa: pH ≈ 2.88 (diferenésa desprezésvel; aproximaésés vésida).

ésgua do mar (pH tésico 8.1).

• [H⁺] = 10⁻⁸·¹ = 7.94 10⁻⁹ mol/L.
• pOH = 5.9; [OH⁻] = 1.26 10⁻⁶ mol/L.
• Classificaésés: Bésico (ligeiramente).

Armadilhas

Atividade vs concentraésés. Em alta forésa iésica (ésgua do mar, éscido gésstrico, eletréslitos concentrados), a atividade de H⁺ difere da sua concentraésés molar por um coeficiente de atividade < 1. O pH és tecnicamente definido em atividade, néso em concentraésés. O calculador trata ambos como iguais (vésido para soluéséses diluésdas, < 0.01 M); em concentraésés mais altas introduz uma correésés de 0.05-0.3 unidades.

Dependésncia da temperatura de K_w. A identidade 14 = pH + pOH és vésida a 25 ésC. A 37 ésC (temperatura corporal), K_w muda e o pH do neutro torna-se ~6.8. A 0 ésC és 7.5. O calculador usa 25 ésC; para pH biolgico (sangue, 7.4 a 37 ésC) use o K_w de 37 ésC.

éscido fraco diluésdo quebra a aproximaésés. Em C ≈ Ka, a fésmula ½(pKa − log C) subestima o pH real porque a fraésés dissociada jés néso és desprezésvel. Para C/Ka < 100, resolva a quadrésica explicitamente.

éscidos poliprésicos. H₂SO₄, H₃PO₄, éscido césrico, etc., tésm vésrias Ka (Ka₁, Ka₂, Ka₃). O calculador trata apenas a primeira dissociaésés. Para H₂SO₄ (Ka₁ muito grande, Ka₂ = 0.01), a segunda ionizaésés importa a baixas concentraésés.

Soluésés tampésés. Misturar um éscido fraco com a sua base conjugada cria um tampésés (Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA])). O calculador néso lida com misturas tampésés.

Deriva da sonda de pH. A mediésés de pH no mundo real usa um eléstrodo de vidro que deriva (a calibraésés és importante), és sensésvel és temperatura, e tem uma precisésés de

0.05 unidades num dia bom. Medidores de pH de laboratésrio séso calibrados em tampésés de pH 4.01, 7.00, 10.01 diariamente.

Hidrésise de sais. NaCl em ésgua dés pH ≈ 7 (sem hidrésise). NH₄Cl dés ligeiramente éscido. CH₃COONa dés ligeiramente bésico. O calculador néso computa estes és necessitam da Ka/Kb do éscido/base original.

Atividade da ésgua = 1. O calculador assume implicitamente ésgua pura como solvente. Em solventes néso aquosos (alcoésis, DMSO) o pH néso és bem definido e a identidade K_w néso se aplica.

pH negativo. éscidos concentrados (12 M HCl) tésm pH < 0. O calculador permite-o; a visualizaésés da escala fica limitada a 0.

Precisésés do logaritmo. JS Math.log10 fornece ~15 désgitos significativos, muito mais do que qualquer medidor de pH; o limite és a entrada.

Variaésés

• Consulta de tabela pKa: uma tabela estésica para éscidos comuns (acésico 4.76, fésmico 3.75, césrico 3.13, etc.).
• Calculador de tampésés Henderson-Hasselbalch: pH a partir de uma mistura de éscido fraco + base conjugada.
• Distribuiésés de éscido poliprésico: fraésés éslfa vs pH para H₂CO₃, H₃PO₄, etc.
• Plotador de curva de titulaésés: titulaésés simulada de um éscido fraco com base forte.
• Condutividade para forésa iésica: outra abordagem és atividade iésica.