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1 · −lg a
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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
O que mostra a placa

As letras pH estão meio mergulhadas num copo, e a solução por cima delas muda de cor como um indicador universal, do vermelho ao violeta, passando pelo amarelo, o verde e o azul. Da bureta cai uma gota, um anel espalha-se pela superfície, do fundo sobem bolhas, o agitador gira, o bolbo do elétrodo de vidro acende-se. O aparelho no canto mostra um número, e a marca na tira indicadora em baixo chega à mesma casa.

Ficha da unidade
química e laboratório ficha 1/1 · rev. 2026-09

Potencial de hidrogénio pH

Grandeza fora do SI · grandeza: acidez de uma solução, logaritmo adimensional da atividade dos iões hidrogénio

Uma escala logarítmica que não tem unidade

Em 1909, o químico dinamarquês Søren Sørensen estudava no laboratório da cervejeira Carlsberg como as enzimas dependem da acidez do mosto, e todos os dias registava concentrações como 0,000 000 1 mole por litro. Cansado de contar zeros, propôs escrever, em vez do próprio número, apenas o expoente sem o sinal de menos, de modo que um décimo de milionésimo se tornou um simples sete, e desde então a acidez mede-se por um número atrás do qual não há unidade nenhuma.

Esta notação é cómoda mas traiçoeira: um passo de uma unidade significa uma mudança de dez vezes, por isso uma solução de pH 3 não é um terço mais ácida do que uma de pH 5, mas cem vezes mais, e dois valores de pH não se podem somar nem fazer a média. Misturando volumes iguais de soluções de pH 2 e pH 4, obtém-se não 3, mas 2,30, porque o que se soma são as próprias concentrações, e o logaritmo toma-se já da soma.

A folha mostra como o pH se comporta numa titulação, porque é que o sete só é neutro a vinte e cinco graus e porque é que a grandeza que qualquer aquariofilista mede ainda não pode ser medida com rigor sem um acordo sobre o que se considera atividade de um único ião.

NotaçãopH, sem unidade
Neutralidade7,00 a 25 °C, 6,13 a 100 °C
Fórmula-chavepH = −lg a(H⁺)
Dimensãoadimensional, logarítmica
FonteIUPAC 2002 · ISO 10523 · OIML R 54
Traduções revistas⁦36 / 36⁩
Para a conversão Para a parte histórica
Maiúsculas

Escreve-se com p minúsculo e H maiúsculo, sempre por esta ordem e sem espaço: pH, e não PH nem Ph, porque a minúscula designa uma operação e a maiúscula um elemento químico. O número coloca-se depois do símbolo, como na temperatura em graus: pH 7,40, e nenhuma unidade se escreve a seguir.

Não confundir

O pH não é a concentração de um ácido nem a sua força: o vinagre e o ácido clorídrico com a mesma concentração dão pH 2,9 e 1,0, e um tampão pode conter muito ácido e mostrar mesmo assim um número quase neutro. Também não se deve confundir com o pKa, que pertence ao próprio ácido e não depende de quanto se deitou, ao passo que o pH pertence à solução.

01 · Definição
logaritmo · atividade · neutralidade

O potencial de hidrogénio, pH, é o logaritmo decimal com o sinal trocado da atividade dos iões hidrogénio numa solução. A atividade é adimensional porque se mede em relação a uma concentração padrão de uma mole por litro, e por isso também o logaritmo é adimensional: o pH não se mede em unidade nenhuma, apenas se exprime por um número.

Nas soluções diluídas a atividade quase coincide com a concentração, e então o pH pode calcular-se diretamente a partir das moles por litro, enquanto nas soluções concentradas e na água do mar os iões estorvam-se uns aos outros e a diferença entre concentração e atividade chega a décimas de unidade. A própria água dissocia-se um pouco em iões hidrogénio e hidróxido, o produto das suas atividades a 25 °C é 10⁻¹⁴, e chama-se neutra a uma solução em que há tantos de uns como de outros, ou seja, pH 7.

O produto iónico da água cresce depressa com a temperatura, por isso o ponto neutro desce para 6,13 na ebulição e sobe para 7,47 a zero graus; uma solução de pH 7 a 50 °C já é ligeiramente básica, embora o número seja o mesmo.

a — atividade do ião · c° = 1 mol/L · Kw — produto iónico da água · Ka — constante de acidez · E — potencial do elétrodo · T — temperatura, K
Definição da IUPAC
pH = −lg a(H⁺)
Para soluções diluídas
pH ≈ −lg([H⁺] / c°), c° = 1 mol/L
Produto iónico da água
pH + pOH = pKw = 14,00 a 25 °C
Tampão, equação de Henderson
pH = pKa + lg([A⁻] / [HA])
Resposta do elétrodo, lei de Nernst
ΔE = −(RT·ln10 / F)·ΔpH ≈ −59,16 mV·ΔpH a 25 °C
−lg
logaritmo com troca de sinal
a(H⁺)
atividade, adimensional
1
resultado sem unidade
Interativo · titulação gota a gota

Duas gotas que mudam a cor do copo

À esquerda, da bureta pinga titulante para um copo com 25 mililitros de solução; o líquido está corado pelo indicador universal segundo o seu pH do momento, e o aparelho no canto mostra o número. À direita cresce a curva de titulação: a parte percorrida está desenhada com linha grossa da cor do indicador, o resto com um fino ponteado cinzento; o ponteado horizontal é a neutralidade pH 7, e o vertical, o ponto de equivalência, onde se juntou exatamente o titulante necessário para todo o ácido ou toda a base.

0 10 20 30 40 50
titulante adicionado, ml · ponteado — pH 7
pH
[H⁺]
moles por litro
Face à água
Antes da equivalência

Explicação · porque é que não se faz a média do pH

Misturar pH 2 e pH 4 não dá três

Um litro de solução de pH 2 contém um centésimo de mole de iões hidrogénio, e um litro de pH 4, um décimo de milésimo, de modo que depois de misturar haverá 0,0101 moles em dois litros, ou seja, 0,00505 por litro, e isso é pH 2,30. A solução ácida determina quase por inteiro o resultado, a menos ácida só lhe acrescenta diluição, e por isso o pH médio de várias amostras, registado num relatório como média simples, mente sempre sobre a mais ácida delas.

02 · Conversão
concentrações · substâncias · temperatura

Do número no aparelho às moles por litro

Introduza o pH, a concentração de iões hidrogénio ou hidróxido ou o pOH, e a folha recalcula todo o resto, compara a solução com substâncias conhecidas e mostra onde fica a neutralidade a outra temperatura. Em todos os separadores a solução é a mesma; só muda aquilo com que se compara.

Regra para memorizar: cada unidade de pH é uma mudança de dez vezes na concentração, cada 0,3 unidades, do dobro.

cor do indicador universal · pH
Atenção

A conversão toma a atividade igual à concentração, o que só é verdade em soluções diluídas; na água do mar, no sangue e nos ácidos fortes, a correção do coeficiente de atividade desloca o resultado uma ou duas décimas. Os valores de pH das substâncias são típicos, não normativos: no sumo de limão, no café e na chuva, a variação de amostra para amostra chega a meia unidade.

Tabela de conversão
03 · Ordens de grandeza · concentração de iões hidrogénio

[H⁺], mol/L, escala logarítmica · o expoente é igual a menos o pH

04 · Instrumentos de medição
papel · vidro · platina · tampões

Com que se apanha o ião hidrogénio

1471013 PAPEL INDICADOR · COMPARAÇÃO COM A ESCALA
a tira absorve a solução, a marca procura a sua casa

Um arco-íris na tira

O indicador universal é uma mistura de vários corantes, cada um dos quais muda de cor no seu próprio intervalo estreito, de modo que juntos colorem toda a escala do vermelho ao violeta. A tira mergulha-se na solução, a solução sobe pelo papel e a cor compara-se a olho com a escala impressa; a precisão é de cerca de uma unidade, mas a resposta fica pronta num segundo e não exige aparelho nenhum.

+177+590−59−177 pH 4 · +177 mV pH 6 · +59 mV pH 7 · 0 mV pH 8 · −59 mV ELÉTRODO DE VIDRO · DECLIVE 59,16 mV
a marca percorre a escala de milivolts, 59 por unidade

Vidro que sente o ácido

Um fino bolbo de um vidro especial incha à superfície, e os iões hidrogénio trocam-se com a sua camada hidratada, de modo que entre a solução interior e a exterior surge uma diferença de potencial. A 25 °C varia 59,16 milivolts por cada unidade de pH, e com o aquecimento o declive aumenta, por isso um medidor de pH decente mede sempre também a temperatura.

H₂, 1 atm ELÉTRODO DE HIDROGÉNIO · NEGRO DE PLATINA E = 0 por definição
bolhas de hidrogénio banham a platina

O zero de toda a eletroquímica

Uma lâmina de platina coberta de negro de platina esponjoso é banhada com hidrogénio à pressão de um bar, e nela estabelece-se um equilíbrio entre o gás e os iões hidrogénio da solução. Este elétrodo é incómodo e caprichoso, mas o seu potencial obedece sem intermediários à própria fórmula de definição, e é com ele que se certificam os tampões primários pelos quais se calibram todos os elétrodos de vidro do mundo.

4,017,0010,01 CALIBRAÇÃO COM TRÊS TAMPÕES
o elétrodo passa de tampão em tampão

Três copos antes de cada medição

O elétrodo de vidro envelhece, e o seu zero e o seu declive desviam-se, por isso antes do trabalho o aparelho verifica-se com tampões de pH conhecido, normalmente 4,01, 7,00 e 10,01 a 25 °C, e com eles volta a traçar-se a reta. Um aparelho sem essa calibração mostra um número com duas casas decimais, mas a segunda só é honesta até o elétrodo passar para uma solução desconhecida.

05 · Regras de escrita
símbolo antes do número · sem unidade · com temperatura

O número depois do símbolo, sem unidade

O símbolo pH coloca-se antes do número, como o nome de uma escala, e não depois, como uma unidade, e junto a um valor preciso indica-se a temperatura a que foi obtido.

Correcto
pH 7,40
pH = 4,76 a 25 °C
[H⁺] = 1,0·10⁻⁵ mol/L
o pH desceu 0,3
pKa 4,76
pH 8,1 (escala da água do mar)
Incorrecto
7,40 pH
PH 4,76
pH 5 mol/L
a acidez desceu 50 %
pH 7,4 unidades
pH médio de três amostras 5,0

A primeira linha à direita põe o símbolo depois do número, como se o pH fosse uma unidade, a segunda escreve um P maiúsculo, que em química não significa nada, e a terceira atribui ao expoente moles por litro, embora as moles só vivam na concentração. A quarta converte o logaritmo em percentagem, de modo que uma descida de 0,3 parece modesta, embora haja metade dos iões hidrogénio, a quinta acrescenta «unidades» inexistentes, e a sexta faz a média de logaritmos onde se deveria fazer a média de concentrações.

06 · Unidades vizinhas
concentração · logaritmo · quantidade

Sob o logaritmo do pH está uma concentração em moles por litro, o próprio logaritmo aparenta-o com o decibel, que também comprime dezenas de ordens numa escala curta, e a mole continua a ser a única unidade do SI através da qual o pH se liga ao sistema.

Mmol/L
Mole por litro

Essa mesma concentração cujo logaritmo se toma, e em que se conta quanto ácido se deitou.

dB10·lg
O decibel

Também um logaritmo adimensional, só que de uma razão de potências e com um fator dez.

molde base do SI
Mole

Quantidade de matéria, através da qual o pH se liga ao Sistema Internacional de Unidades.

Um passo de dez vezes
ΔpH = 1 ⇒ [H⁺]₁ / [H⁺]₂ = 10
Mistura de volumes iguais
pH = −lg((10^−pH₁ + 10^−pH₂) / 2)
Parentesco com o decibel
L = 10·lg(P / P₀) dB
07 · Secção histórica
arquivo · da cervejeira à IUPAC

Como os zeros se tornaram escala

Esquema · o passo de dez vezes

Quatro degraus que não cabem numa folha

A altura da coluna é a concentração de iões hidrogénio em escala comum, não logarítmica, para pH 1, 2, 3 e 4. Cada coluna é dez vezes mais baixa do que a anterior, e a quarta já quase não se vê; a moldura percorre-as à vez.

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

Sørensen não escolheu o logaritmo pela beleza, mas porque de outro modo as grandezas com que trabalhava não caberiam em papel nenhum: os sete degraus de pH 1 a pH 7 esticariam uma escala linear dez milhões de vezes.

Nota metrológica

Uma grandeza que não se pode medir sem um acordo

Pt | H₂AgCl | AgHCl
célula de Harned sem transferência

A definição fala da atividade de um único ião hidrogénio, mas a termodinâmica só sabe medir produtos de atividades de iões de sinal oposto, porque uma solução é sempre eletricamente neutra e dela não se pode tirar um ião isolado. Por isso, em rigor, nenhum aparelho mede o pH tal como está definido; só é acessível uma grandeza em que, juntamente com o hidrogénio, entra o ião cloreto.

O fosso fecha-se com um acordo: segundo a convenção de Bates-Guggenheim, o coeficiente de atividade do ião cloreto calcula-se por uma fórmula simples da teoria das soluções, e depois a célula de Harned, com elétrodos de hidrogénio e de prata-cloreto de prata e sem junção líquida, dá os valores primários de pH de vários tampões de referência. Todas as outras medições na Terra apoiam-se nesses tampões através de uma cadeia de calibrações.

Assim, em cada valor de pH, além da própria medição, há também um acordo, e dois laboratórios coincidem em centésimas de unidade não porque tenham medido a mesma natureza, mas porque adotaram a mesma convenção e se calibraram pelos mesmos tampões.

toque
vidro
int.
iões hidrogénio na camada de vidro
Catálogo de grandezas
química e laboratório

Unidades de base do SI

mole e metro destacados — moles por decímetro cúbico sob o logaritmo
08 · A sua língua
cada ligação leva a uma página de idioma real

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traduzido e revisto tradução provisória na fila