S I M E T R I U M .COM
1 · −lg a
FI|36 kieltä
SYMBOL PLATE pH 7,00 · a(H⁺) 1·10⁻⁷ Kw 1,0·10⁻¹⁴ · 25 °C 2.00 4.01 7.00 10.01 12.45 pH · ATC 25.0 °C pH pH 15010050 IUPAC 2002 · 25 °C
Mitä kilpi näyttää

Kirjaimet pH seisovat puoliksi veden alla dekantterilasissa, ja liuos niiden yllä vaihtaa väriä kuin yleisindikaattori, punaisesta keltaisen ja vihreän kautta siniseen ja violettiin. Byretistä putoaa pisara, pinnalle leviää rengas, pohjalta nousee kuplia, sekoittaja pyörii, lasielektrodin pallo hehkuu. Mittari nurkassa näyttää luvun, ja merkki alhaalla indikaattoriliuskalla liukuu samaan ruutuun.

Yksikkösivu
kemia ja laboratorio lehti 1/1 · päiv. 2026-09

pH-arvo pH

SI:n ulkopuolinen suure · suure: liuoksen happamuus, vetyionien aktiivisuuden dimensioton logaritmi

Logaritminen asteikko, jolla ei ole yksikköä

Vuonna 1909 tanskalainen kemisti Søren Sørensen tutki Carlsbergin panimon laboratoriossa, miten entsyymit riippuvat vierteen happamuudesta, ja kirjasi joka päivä pitoisuuksia kuten 0,000 000 1 moolia litrassa. Nollien laskemiseen kyllästyneenä hän ehdotti, että itse luvun sijaan kirjoitettaisiin vain eksponentti ilman miinusmerkkiä, jolloin kymmenesmiljoonasosasta tuli pelkkä seitsemän, ja siitä lähtien happamuutta on mitattu luvulla, jonka perässä ei ole mitään yksikköä.

Merkintä on kätevä mutta petollinen: yhden yksikön askel tarkoittaa kymmenkertaista muutosta, joten liuos, jonka pH on 3, ei ole kolmanneksen happamampi kuin pH 5 vaan sata kertaa, eikä kahta pH-arvoa voi laskea yhteen eikä keskiarvoistaa. Kun sekoitetaan yhtä suuret tilavuudet liuoksia, joiden pH on 2 ja 4, ei saada 3:a vaan 2,30, koska yhteen lasketaan itse pitoisuudet ja logaritmi otetaan vasta summasta.

Lehti näyttää, miten pH käyttäytyy titrauksessa, miksi seitsemän on neutraali vain kahdessakymmenessäviidessä asteessa ja miksi suuretta, jota jokainen akvaarionpitäjä mittaa, ei vieläkään voi mitata tarkasti ilman sopimusta siitä, mitä pidetään yksittäisen ionin aktiivisuutena.

MerkintäpH, ei yksikköä
Neutraalipiste7,00 lämpötilassa 25 °C, 6,13 lämpötilassa 100 °C
AvainkaavapH = −lg a(H⁺)
Ulottuvuusdimensioton, logaritminen
LähdeIUPAC 2002 · ISO 10523 · OIML R 54
Käännökset tarkistettu⁦36 / 36⁩
Muunnoksiin Historian osaan
Kirjainkoko

Kirjoitetaan pienellä p:llä ja isolla H:lla, aina tässä järjestyksessä ja ilman väliä: pH, ei PH eikä Ph, sillä pieni kirjain merkitsee laskutoimitusta ja iso kemiallista alkuainetta. Luku tulee merkin jälkeen, kuten lämpötilassa asteina: pH 7,40, eikä sen perään kirjoiteta yksikköä.

Älä sekoita

pH ei ole hapon pitoisuus eikä sen vahvuus: samanvahvuinen etikka ja suolahappo antavat pH:n 2,9 ja 1,0, ja puskuri voi sisältää paljon happoa ja näyttää silti lähes neutraalia lukua. Sitä ei pidä sekoittaa myöskään pKa:han, joka kuuluu itse hapolle eikä riipu siitä, paljonko sitä on kaadettu, kun taas pH kuuluu liuokselle.

01 · Määritelmä
logaritmi · aktiivisuus · neutraalipiste

pH-arvo on vetyionien aktiivisuuden kymmenkantainen logaritmi vastakkaisella merkillä. Aktiivisuus on dimensioton, koska se mitataan suhteessa yhden moolin litrassa vakiopitoisuuteen, ja siksi myös logaritmi on dimensioton: pH:ta ei mitata missään yksikössä, se vain ilmaistaan lukuna.

Laimeissa liuoksissa aktiivisuus on lähes sama kuin pitoisuus, ja silloin pH voidaan laskea suoraan mooleista litrassa, kun taas väkevissä liuoksissa ja merivedessä ionit häiritsevät toisiaan ja pitoisuuden ja aktiivisuuden ero nousee yksikön kymmenyksiin. Vesi itse hajoaa hieman vety- ja hydroksidi-ioneiksi, niiden aktiivisuuksien tulo on 25 °C:ssa 10⁻¹⁴, ja neutraaliksi sanotaan liuosta, jossa kumpiakin on yhtä paljon, eli pH 7.

Veden ionitulo kasvaa nopeasti lämpötilan mukana, joten neutraalipiste laskee kiehumispisteessä 6,13:een ja nousee nollassa asteessa 7,47:ään; pH 7 -liuos on 50 °C:ssa jo heikosti emäksinen, vaikka luku on sama.

a — ionin aktiivisuus · c° = 1 mol/L · Kw — veden ionitulo · Ka — happovakio · E — elektrodipotentiaali · T — lämpötila, K
IUPAC:n määritelmä
pH = −lg a(H⁺)
Laimeille liuoksille
pH ≈ −lg([H⁺] / c°), c° = 1 mol/L
Veden ionitulo
pH + pOH = pKw = 14,00, 25 °C
Puskuri, Hendersonin yhtälö
pH = pKa + lg([A⁻] / [HA])
Elektrodin vaste, Nernstin laki
ΔE = −(RT·ln10 / F)·ΔpH ≈ −59,16 mV·ΔpH, 25 °C
−lg
logaritmi merkinvaihdolla
a(H⁺)
aktiivisuus, dimensioton
1
tulos ilman yksikköä
Interaktiivinen · titraus pisara pisaralta

Kaksi pisaraa, jotka värjäävät lasin uudelleen

Vasemmalla byretistä tippuu titranttia dekantterilasiin, jossa on 25 millilitraa liuosta; neste on värjätty yleisindikaattorilla sen hetkisen pH:n mukaan, ja mittari nurkassa näyttää luvun. Oikealla kasvaa titrauskäyrä: kuljettu osa on piirretty paksulla viivalla indikaattorin värillä, loput ohuella harmaalla pisteviivalla; vaakasuora pisteviiva on neutraalipiste pH 7 ja pystysuora ekvivalenttipiste, jossa titranttia on lisätty täsmälleen niin paljon kuin koko happo tai emäs vaatii.

0 10 20 30 40 50
lisätty titrantti, ml · pisteviiva — pH 7
pH
[H⁺]
moolia litrassa
Veteen verrattuna
Ennen ekvivalenssia

Selitys · miksi pH:ta ei saa keskiarvoistaa

Sekoita pH 2 ja pH 4 — tulos ei ole kolme

Litrassa liuosta, jonka pH on 2, on sadasosa moolia vetyioneja, ja litrassa, jonka pH on 4, kymmenestuhannesosa, joten sekoittamisen jälkeen kahdessa litrassa on 0,0101 moolia, eli 0,00505 litrassa, ja se on pH 2,30. Hapan liuos määrää tuloksen lähes kokonaan, vähemmän hapan tuo siihen vain laimennusta, ja siksi useiden näytteiden keskimääräinen pH, raporttiin kirjattuna tavallisena keskiarvona, kertoo aina väärin niistä happamimmasta.

02 · Muunnos
pitoisuudet · aineet · lämpötila

Mittarin luvusta mooleihin litrassa

Syötä pH, vety- tai hydroksidi-ionien pitoisuus tai pOH, niin lehti laskee kaiken muun, vertaa liuosta tuttuihin aineisiin ja näyttää, missä neutraalipiste on toisessa lämpötilassa. Kaikilla välilehdillä liuos on sama; vain se, mihin sitä verrataan, vaihtuu.

Muistisääntö: jokainen pH-yksikkö on kymmenkertainen muutos pitoisuudessa, jokainen 0,3 yksikköä kaksinkertainen.

yleisindikaattorin väri · pH
Huomio

Muunnos olettaa aktiivisuuden yhtä suureksi kuin pitoisuuden, mikä pätee vain laimeisiin liuoksiin; merivedessä, veressä ja vahvoissa hapoissa aktiivisuuskertoimen korjaus siirtää vastausta kymmenyksen tai kaksi. Aineiden pH-arvot ovat tyypillisiä eivätkä normatiivisia: sitruunamehussa, kahvissa ja sateessa vaihtelu näytteestä toiseen on jopa puoli yksikköä.

Muunnostaulukko
03 · Suuruusluokat · vetyionipitoisuus

[H⁺], mol/L, logaritminen asteikko · eksponentti on yhtä kuin miinus pH

04 · Mittalaitteet
paperi · lasi · platina · puskurit

Millä vetyioni pyydetään

1471013 INDIKAATTORIPAPERI · VERTAILU VÄRIASTEIKKOON
liuska imee liuoksen, merkki etsii ruutunsa

Sateenkaari liuskalla

Yleisindikaattori on usean väriaineen seos, joista kukin vaihtaa väriä omalla kapealla alueellaan, joten yhdessä ne värjäävät koko asteikon punaisesta violettiin. Liuska kastetaan liuokseen, liuos nousee paperia pitkin, ja väriä verrataan silmämääräisesti painettuun asteikkoon; tarkkuus on noin yksi yksikkö, mutta vastaus on valmis sekunnissa eikä vaadi mitään laitetta.

+177+590−59−177 pH 4 · +177 mV pH 6 · +59 mV pH 7 · 0 mV pH 8 · −59 mV LASIELEKTRODI · KULMAKERROIN 59,16 mV
merkki kulkee millivolttiasteikkoa pitkin, 59 yksikköä kohden

Lasi, joka tuntee hapon

Ohut erikoislasinen pallo turpoaa pinnastaan, ja vetyionit vaihtuvat sen hydratoituneen kerroksen kanssa, jolloin sisemmän ja ulomman liuoksen välille syntyy potentiaaliero. 25 °C:ssa se muuttuu 59,16 millivolttia jokaista pH-yksikköä kohden, ja lämmitettäessä kulmakerroin kasvaa, minkä vuoksi kunnollinen pH-mittari mittaa aina myös lämpötilan.

H₂, 1 atm VETYELEKTRODI · PLATINAMUSTA E = 0 määritelmän mukaan
vetykuplat huuhtovat platinaa

Koko sähkökemian nollapiste

Huokoisella platinamustalla päällystettyä platinalevyä huuhdotaan vedyllä yhden baarin paineessa, ja siihen asettuu tasapaino kaasun ja liuoksen vetyionien välille. Tällainen elektrodi on hankala ja oikukas, mutta sen potentiaali noudattaa ilman välikäsiä itse määrittelevää kaavaa, ja juuri sillä varmennetaan ne primaaripuskurit, joilla kaikki maailman lasielektrodit kalibroidaan.

4,017,0010,01 KALIBROINTI KOLMELLA PUSKURILLA
elektrodi siirtyy puskurista toiseen

Kolme lasia ennen jokaista mittausta

Lasielektrodi vanhenee, ja sen nollakohta ja kulmakerroin ryömivät, siksi mittari tarkistetaan ennen työtä puskureilla, joiden pH tunnetaan, yleensä 4,01, 7,00 ja 10,01 25 °C:ssa, ja niiden avulla suora piirretään uudelleen. Ilman tällaista kalibrointia mittari näyttää luvun kahdella desimaalilla, mutta toinen desimaali on rehellinen vain siihen asti, kun elektrodi siirretään tuntemattomaan liuokseen.

05 · Kirjoitussäännöt
merkki ennen lukua · ei yksikköä · lämpötilan kanssa

Luku merkin jälkeen, ei yksikköä

Merkki pH tulee ennen lukua, kuten asteikon nimi, eikä sen jälkeen kuin yksikkö, ja tarkan arvon viereen merkitään lämpötila, jossa se on saatu.

Oikein
pH 7,40
pH = 4,76, 25 °C
[H⁺] = 1,0·10⁻⁵ mol/L
pH laski 0,3
pKa 4,76
pH 8,1 (meriveden asteikko)
Väärin
7,40 pH
PH 4,76
pH 5 mol/L
happamuus laski 50 %
pH 7,4 yks.
kolmen näytteen keskimääräinen pH 5,0

Oikean sarakkeen ensimmäinen rivi panee merkin luvun perään, ikään kuin pH olisi yksikkö, toinen kirjoittaa ison P:n, joka ei kemiassa tarkoita mitään, ja kolmas liittää eksponenttiin moolit litrassa, vaikka moolit kuuluvat vain pitoisuuteen. Neljäs muuntaa logaritmin prosenteiksi, jolloin 0,3:n lasku näyttää vaatimattomalta, vaikka vetyioneja on puolet vähemmän, viides lisää olemattomia ”yksiköitä”, ja kuudes keskiarvoistaa logaritmeja siellä, missä pitäisi keskiarvoistaa pitoisuuksia.

06 · Naapuriyksiköt
pitoisuus · logaritmi · ainemäärä

pH:n logaritmin alla on pitoisuus mooleina litrassa, logaritmi itse tekee siitä desibelin sukulaisen, joka samoin puristaa kymmeniä suuruusluokkia lyhyeksi asteikoksi, ja mooli on yhä ainoa SI-yksikkö, jonka kautta pH ylipäätään liittyy järjestelmään.

Mmol/L
Mooli litrassa

Juuri se pitoisuus, josta logaritmi otetaan ja jossa lasketaan, paljonko happoa on kaadettu.

dB10·lg
Desibeli

Myös dimensioton logaritmi, mutta tehojen suhteesta ja kertoimella kymmenen.

molSI-perusyksikkö
Mooli

Ainemäärä, jonka kautta pH liittyy kansainväliseen yksikköjärjestelmään.

Kymmenkertainen askel
ΔpH = 1 ⇒ [H⁺]₁ / [H⁺]₂ = 10
Yhtä suurten tilavuuksien sekoittaminen
pH = −lg((10^−pH₁ + 10^−pH₂) / 2)
Sukulaisuus desibelin kanssa
L = 10·lg(P / P₀) dB
07 · Historiallinen osa
arkisto · panimosta IUPAC:iin

Miten nollista tuli asteikko

Kaavio · kymmenkertainen askel

Neljä porrasta, jotka eivät mahdu yhdelle sivulle

Pylvään korkeus on vetyionipitoisuus tavallisella, ei-logaritmisella asteikolla, pH-arvoille 1, 2, 3 ja 4. Jokainen seuraava pylväs on kymmenen kertaa matalampi kuin edellinen, ja neljäs näkyy jo tuskin; kehys kiertää ne vuorotellen.

0,10,010,0010,0001 pH 1pH 2pH 3pH 4
[H⁺], mol/Llineaarinen asteikko

Sørensen ei valinnut logaritmia kauneuden vuoksi, vaan koska muuten suureet, joiden kanssa hän työskenteli, eivät olisi mahtuneet millekään paperille: seitsemän porrasta pH 1:stä pH 7:ään venyttäisi lineaarista asteikkoa kymmenmiljoonakertaisesti.

Metrologinen huomautus

Suure, jota ei voi mitata ilman sopimusta

Pt | H₂AgCl | AgHCl
Harnedin kenno ilman siirtymää

Määritelmä puhuu yksittäisen vetyionin aktiivisuudesta, mutta termodynamiikka osaa mitata vain vastakkaismerkkisten ionien aktiivisuuksien tuloja, koska liuos on aina sähköisesti neutraali eikä siitä voi ottaa yksittäistä ionia. Tarkasti määritelmän mukaan pH:ta ei siis mittaa mikään laite; saatavilla on vain suure, johon vedyn kanssa tulee mukaan kloridi-ioni.

Aukko suljetaan sopimuksella: Batesin–Guggenheimin konvention mukaan kloridi-ionin aktiivisuuskerroin lasketaan liuosteorian yksinkertaisella kaavalla, minkä jälkeen Harnedin kenno vety- ja hopea-hopeakloridielektrodilla ilman nesteliitosta antaa primaariset pH-arvot muutamalle vertailupuskurille. Kaikki muut mittaukset maapallolla nojaavat näihin puskureihin kalibrointien ketjun kautta.

Jokaisessa pH-luvussa on siis itse mittauksen lisäksi myös sopimus, ja kaksi laboratoriota päätyy samaan yksikön sadasosan tarkkuudella, ei siksi, että ne olisivat mitanneet samaa luontoa, vaan koska ne ovat ottaneet käyttöön saman konvention ja kalibroineet samoilla puskureilla.

pitoisuus
lasi
sis.
vetyionit lasikerroksessa
Suureluettelo
kemia ja laboratorio

SI-perusyksiköt

mooli ja metri korostettuina — moolit kuutiodesimetrissä logaritmin alla
08 · Sinun kielesi
jokainen linkki vie oikealle kielisivulle

Lue omalla kielelläsi

käännetty ja oikoluettu raakakäännös jonossa