Mitä tiedät liuoksesta?
Valitse, tiedätkö pH:n vai vetyionipitoisuuden, ja syötä arvo. Laskuri laskee vetyionipitoisuuden [H⁺], pH:n, pOH:n ja hydroksidi-ionipitoisuuden [OH⁻].
Esimerkki-pH:
Vetyionikonsentraatiolaskuri
Laske vetyionikonsentraatio eli vetyionien pitoisuus [H⁺] pH:sta kaavalla [H⁺] = 10^(−pH) tai päinvastoin.
Tulokset
Vetyionikonsentraatiolaskuri – [H⁺] pH:sta ja takaisin
Tällä laskurilla lasket vetyionien pitoisuuden [H⁺], kun tiedät pH:n, tai pH:n, kun tiedät pitoisuuden. Laskuri on pH-laskurin käänteistoiminto ja käyttää kaavaa [H⁺] = 10^(−pH). Lisäksi se laskee pOH:n ja hydroksidi-ionien pitoisuuden [OH⁻] veden ionitulon avulla.
Mikä on vetyionikonsentraatio?
Vetyionikonsentraatio eli vetyionien pitoisuus [H⁺] kertoo, kuinka paljon vetyioneja liuoksessa on mooleina litrassa. Se määrää liuoksen happamuuden: mitä suurempi pitoisuus, sitä happamampi liuos. Vesiliuoksessa vetyioni sitoutuu vesimolekyyliin oksoniumioniksi H₃O⁺, mutta merkintä [H⁺] tarkoittaa samaa pitoisuutta.
Vetyionipitoisuuden kaava
Vetyionien pitoisuus saadaan pH:sta korottamalla luku 10 potenssiin, jonka eksponentti on pH:n vastaluku.
[H⁺] = 10^(−pH)
Käänteisesti pH on vetyionipitoisuuden kymmenkantainen negatiivinen logaritmi:
pH = −log[H⁺]
Tässä [H⁺] on vetyionien pitoisuus mooleina litrassa (mol/l) ja pH on yksikötön luku.
Vaiheittainen esimerkki
Liuoksen pH on 3,00. Laske vetyionien pitoisuus, pOH ja [OH⁻].
- Vetyionipitoisuus: [H⁺] = 10^(−3,00) = 1,0 × 10⁻³ mol/l.
- pOH = 14 − 3,00 = 11,00.
- Hydroksidi-ionit: [OH⁻] = 1,0 × 10⁻¹⁴ / 1,0 × 10⁻³ = 1,0 × 10⁻¹¹ mol/l.
Koska [H⁺] on selvästi suurempi kuin neutraalin liuoksen 1,0 × 10⁻⁷ mol/l, liuos on hapan.
Vetyionit ja hydroksidi-ionit
Vesiliuoksessa vetyionien ja hydroksidi-ionien pitoisuudet ovat sidoksissa toisiinsa veden ionitulon kautta:
Kw = [H⁺] × [OH⁻] = 1,0 × 10⁻¹⁴
Tämän takia toisen ionin pitoisuuden tunteminen riittää toisen laskemiseen. Kun vetyioneja on paljon, hydroksidi-ioneja on vähän ja päinvastoin.
Yksiköt ja kymmenpotenssit
Pitoisuudet annetaan mooleina litrassa (mol/l) ja ilmaistaan yleensä kymmenpotenssimuodossa, esimerkiksi 1,0 × 10⁻⁴ mol/l. pH ja pOH ovat yksiköttömiä lukuja. Yhden pH-yksikön muutos vastaa kymmenkertaista muutosta vetyionipitoisuudessa, koska asteikko on logaritminen.
Yleisiä sudenkuoppia
- Muista miinusmerkki eksponentissa: [H⁺] = 10^(−pH), ei 10^(pH).
- Suurempi [H⁺] tarkoittaa pienempää pH:ta ja happamampaa liuosta.
- Suhde pH + pOH = 14 ja Kw = 1,0 × 10⁻¹⁴ pätevät 25 °C:n lämpötilassa.
Lukion kemian konteksti
Vetyionipitoisuuden ja pH:n välinen muunnos kuuluu lukion kemian (KE) happo–emäskemiaan. Sitä tarvitaan vahvojen happojen ja emästen liuosten käsittelyssä sekä titrauslaskuissa. Kymmenpotenssin ja logaritmin sujuva käyttö on tässä keskeinen taito.
Usein kysytyt kysymykset
Miten lasken vetyionipitoisuuden pH:sta?
Vetyionien pitoisuus saadaan pH:sta kaavalla [H⁺] = 10^(−pH). Korota siis luku 10 potenssiin −pH. Esimerkiksi pH 3,00 antaa [H⁺] = 10⁻³ = 0,001 mol/l eli 1,0 × 10⁻³ mol/l.
Mitä [H⁺] tarkoittaa?
Merkintä [H⁺] tarkoittaa vetyionien pitoisuutta liuoksessa mooleina litrassa (mol/l). Vesiliuoksessa vetyioni esiintyy oksoniumionina H₃O⁺, mutta lyhennysmerkintä [H⁺] tarkoittaa samaa asiaa. Mitä suurempi [H⁺], sitä happamampi liuos.
Miten saan pH:n vetyionipitoisuudesta?
pH saadaan pitoisuudesta kaavalla pH = −log[H⁺], jossa logaritmi on kymmenkantainen. Esimerkiksi kun [H⁺] = 1,0 × 10⁻⁵ mol/l, pH = −log(0,00001) = 5,00.
Mikä on hydroksidi-ionipitoisuuden [OH⁻] yhteys?
Vesiliuoksessa pätee 25 °C:n lämpötilassa veden ionitulo Kw = [H⁺] × [OH⁻] = 1,0 × 10⁻¹⁴. Hydroksidi-ionien pitoisuus saadaan siis kaavalla [OH⁻] = 1,0 × 10⁻¹⁴ / [H⁺], ja pOH = −log[OH⁻].
Mikä on neutraalin liuoksen vetyionipitoisuus?
Puhtaassa vedessä 25 °C:n lämpötilassa [H⁺] = 1,0 × 10⁻⁷ mol/l, jolloin pH = 7,00. Kun [H⁺] on tätä suurempi, liuos on hapan, ja kun se on pienempi, liuos on emäksinen.
Oliko tästä laskurista apua?