S I M E T R I U M .COM
1 · −lg a
SK|36 jazykov
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
Čo ukazuje štítok

Písmená pH stoja napoly pod vodou v kadičke a roztok nad nimi mení farbu ako univerzálny indikátor, od červenej cez žltú a zelenú k modrej a fialovej. Z byrety padá kvapka, po hladine sa šíri kruh, zo dna stúpajú bublinky, miešadlo sa točí, banka sklenenej elektródy svieti. Prístroj v rohu ukazuje číslo a značka na indikátorovom prúžku dole dochádza do toho istého políčka.

List jednotky
chémia a laboratórium list 1/1 · rev. 2026-09

Vodíkový exponent pH

Veličina mimo SI · veličina: kyslosť roztoku, bezrozmerný logaritmus aktivity vodíkových iónov

Logaritmická stupnica, ktorá nemá jednotku

V roku 1909 skúmal dánsky chemik Søren Sørensen v laboratóriu pivovaru Carlsberg, ako enzýmy závisia od kyslosti mladiny, a každý deň zapisoval koncentrácie ako 0,000 000 1 mólu na liter. Unavený počítaním núl navrhol písať namiesto samotného čísla len exponent bez znamienka mínus, takže jedna desaťmiliontina sa zmenila na obyčajnú sedmičku, a odvtedy sa kyslosť meria číslom, za ktorým nestojí nijaká jednotka.

Takýto zápis je pohodlný, ale zradný: krok o jednu jednotku znamená desaťnásobnú zmenu, preto roztok s pH 3 nie je kyslejší ako roztok s pH 5 o tretinu, ale stokrát, a dve hodnoty pH nemožno ani sčítať, ani spriemerovať. Zmiešaním rovnakých objemov roztokov s pH 2 a pH 4 nevznikne 3, ale 2,30, pretože sa sčítavajú samotné koncentrácie a logaritmus sa berie až zo súčtu.

List ukazuje, ako sa pH správa pri titrácii, prečo je sedmička neutrálna len pri dvadsiatich piatich stupňoch a prečo veličinu, ktorú meria každý akvarista, dodnes nemožno prísne zmerať bez dohody o tom, čo sa považuje za aktivitu jediného iónu.

OznačeniepH, bez jednotky
Neutrálny bod7,00 pri 25 °C, 6,13 pri 100 °C
Kľúčový vzorecpH = −lg a(H⁺)
Rozmerbezrozmerná, logaritmická
ZdrojIUPAC 2002 · ISO 10523 · OIML R 54
Preklady skontrolované⁦36 / 36⁩
K prevodu K historickému oddielu
Veľkosť písmen

Píše sa malým p a veľkým H, vždy v tomto poradí a bez medzery: pH, nie PH ani Ph, pretože malé písmeno označuje operáciu a veľké chemický prvok. Číslo sa píše za značku, ako pri teplote v stupňoch: pH 7,40, a nijaká jednotka sa zaň nepíše.

Nezamieňať

pH nie je koncentrácia kyseliny ani jej sila: ocot a kyselina chlorovodíková rovnakej koncentrácie dávajú pH 2,9 a 1,0 a tlmivý roztok môže obsahovať veľa kyseliny, a predsa ukazovať takmer neutrálne číslo. Nezamieňať ani s pKa, ktoré patrí samotnej kyseline a nezávisí od toho, koľko jej bolo naliate, kým pH patrí roztoku.

01 · Definícia
logaritmus · aktivita · neutrálny bod

Vodíkový exponent pH je záporne vzatý dekadický logaritmus aktivity vodíkových iónov v roztoku. Aktivita je bezrozmerná, pretože sa vzťahuje na štandardnú koncentráciu jedného mólu na liter, a preto je bezrozmerný aj samotný logaritmus: pH sa nemeria v nijakých jednotkách, len sa vyjadruje číslom.

V zriedených roztokoch sa aktivita takmer zhoduje s koncentráciou a pH potom možno počítať priamo z mólov na liter, kým v koncentrovaných roztokoch a morskej vode si ióny navzájom prekážajú a rozdiel medzi koncentráciou a aktivitou dosahuje desatiny jednotky. Voda sama sa trochu rozpadá na vodíkové a hydroxidové ióny, súčin ich aktivít je pri 25 °C 10⁻¹⁴ a neutrálny sa nazýva roztok, v ktorom je oboch rovnako, teda pH 7.

Iónový súčin vody rýchlo rastie s teplotou, preto neutrálny bod pri vare klesá na 6,13 a pri nule stupňov stúpa na 7,47; roztok s pH 7 je pri 50 °C už slabo zásaditý, hoci číslo zostalo rovnaké.

a — aktivita iónu · c° = 1 mol/L · Kw — iónový súčin vody · Ka — disociačná konštanta kyseliny · E — potenciál elektródy · T — teplota, K
Definícia IUPAC
pH = −lg a(H⁺)
Pre zriedené roztoky
pH ≈ −lg([H⁺] / c°), c° = 1 mol/L
Iónový súčin vody
pH + pOH = pKw = 14,00 pri 25 °C
Tlmivý roztok, Hendersonova rovnica
pH = pKa + lg([A⁻] / [HA])
Odozva elektródy, Nernstov zákon
ΔE = −(RT·ln10 / F)·ΔpH ≈ −59,16 mV·ΔpH pri 25 °C
−lg
logaritmus so zmenou znamienka
a(H⁺)
aktivita, bezrozmerná
1
výsledok bez jednotky
Interaktívne · titrácia kvapku po kvapke

Dve kvapky, ktoré prefarbia kadičku

Vľavo z byrety kvapká titračné činidlo do kadičky s 25 mililitrami roztoku, kvapalina je zafarbená univerzálnym indikátorom podľa svojho okamžitého pH a prístroj v rohu ukazuje číslo. Vpravo rastie titračná krivka: prejdená časť je nakreslená hrubou čiarou vo farbe indikátora, zvyšok tenkou sivou bodkovanou čiarou, vodorovná bodkovaná čiara je neutrálny bod pH 7, zvislá bod ekvivalencie, kde sa pridalo presne toľko titračného činidla, koľko potrebuje celá kyselina alebo zásada.

0 10 20 30 40 50
pridané titračné činidlo, ml · bodkovane — pH 7
pH
[H⁺]
moly na liter
Oproti vode
Pred bodom ekvivalencie

Vysvetlenie · prečo sa pH nesmie priemerovať

Zmiešajte pH 2 a pH 4 — nevyjde tri

V litri roztoku s pH 2 je stotina mólu vodíkových iónov, v litri s pH 4 desaťtisícina, takže po zmiešaní bude v dvoch litroch 0,0101 mólu, teda 0,00505 na liter, a to je pH 2,30. Kyslý roztok takmer úplne určuje výsledok, menej kyslý k nemu pridáva len zriedenie, a preto priemerné pH niekoľkých vzoriek, zapísané do protokolu ako prostý priemer, vždy klame o tej najkyslejšej z nich.

02 · Prevod
koncentrácie · látky · teplota

Od čísla na prístroji k mólom na liter

Zadajte pH, koncentráciu vodíkových alebo hydroxidových iónov či pOH a list prepočíta všetko ostatné, porovná roztok so známymi látkami a ukáže, kde leží neutrálny bod pri inej teplote. Vo všetkých záložkách je roztok ten istý, mení sa len to, s čím sa porovnáva.

Pravidlo na zapamätanie: každá jednotka pH je desaťnásobná zmena koncentrácie, každých 0,3 jednotky dvojnásobná.

farba univerzálneho indikátora · pH
Pozor

Prepočet pokladá aktivitu za rovnú koncentrácii, čo platí len pre zriedené roztoky; v morskej vode, krvi a silných kyselinách posunie oprava na aktivitný koeficient výsledok o jednu až dve desatiny. Hodnoty pH látok sú typické, nie normatívne: pri citrónovej šťave, káve a daždi dosahuje rozptyl medzi vzorkami polovicu jednotky.

Prevodná tabuľka
03 · Rády veličín · koncentrácia vodíkových iónov

[H⁺], mol/L, logaritmická stupnica · exponent sa rovná mínus pH

04 · Meracie prístroje
papier · sklo · platina · tlmivé roztoky

Čím sa chytá vodíkový ión

1471013 INDIKÁTOROVÝ PAPIERIK · POROVNANIE SO STUPNICOU
prúžok nasaje roztok, značka hľadá svoje políčko

Dúha na prúžku

Univerzálny indikátor je zmes niekoľkých farbív, z ktorých každé mení farbu vo svojom úzkom intervale, takže spolu zafarbia celú stupnicu od červenej po fialovú. Prúžok sa ponorí do roztoku, roztok vzlína papierom a farba sa okom porovná s vytlačenou stupnicou; presnosť je asi jedna jednotka, zato odpoveď je hotová za sekundu a nepotrebuje nijaký prístroj.

+177+590−59−177 pH 4 · +177 mV pH 6 · +59 mV pH 7 · 0 mV pH 8 · −59 mV SKLENENÁ ELEKTRÓDA · SMERNICA 59,16 mV
značka ide po stupnici milivoltov, 59 na jednotku

Sklo, ktoré cíti kyselinu

Tenká banka zo špeciálneho skla na povrchu napučiava a vodíkové ióny sa vymieňajú s jej hydratovanou vrstvou, takže medzi vnútorným a vonkajším roztokom vzniká rozdiel potenciálov. Pri 25 °C sa mení o 59,16 milivoltu na každú jednotku pH a pri zohriatí smernica rastie, preto poriadny pH meter vždy meria aj teplotu.

H₂, 1 atm VODÍKOVÁ ELEKTRÓDA · PLATINOVÁ ČERŇ E = 0 z definície
bublinky vodíka obmývajú platinu

Nula celej elektrochémie

Platinový plieško pokrytý hubovitou platinovou čerňou sa obmýva vodíkom pod tlakom jedného baru a na ňom sa ustáli rovnováha medzi plynom a vodíkovými iónmi v roztoku. Taká elektróda je nepohodlná a vrtošivá, zato jej potenciál zodpovedá bez sprostredkovateľov samotnému definičnému vzorcu a práve ňou sa atestujú primárne tlmivé roztoky, podľa ktorých sa kalibrujú všetky sklenené elektródy sveta.

4,017,0010,01 KALIBRÁCIA TROMA TLMIVÝMI ROZTOKMI
elektróda sa sťahuje z roztoku do roztoku

Tri kadičky pred každým meraním

Sklenená elektróda starne a jej nula i smernica sa posúvajú, preto sa prístroj pred prácou kontroluje tlmivými roztokmi so známym pH, obvykle 4,01, 7,00 a 10,01 pri 25 °C, a podľa nich sa nanovo zostrojí priamka. Prístroj bez takej kalibrácie ukazuje číslo na dve desatinné miesta, ale druhé je poctivé len dovtedy, kým sa elektróda neprenesie do neznámeho roztoku.

05 · Pravidlá zápisu
značka pred číslom · bez jednotky · s teplotou

Číslo za značkou, jednotka nijaká

Značka pH sa píše pred číslo ako názov stupnice, nie zaň ako jednotka, a vedľa presnej hodnoty sa uvádza teplota, pri ktorej bola získaná.

Správne
pH 7,40
pH = 4,76 pri 25 °C
[H⁺] = 1,0·10⁻⁵ mol/L
pH kleslo o 0,3
pKa 4,76
pH 8,1 (stupnica morskej vody)
Nesprávne
7,40 pH
PH 4,76
pH 5 mol/L
kyslosť klesla o 50 %
pH 7,4 jedn.
priemerné pH troch vzoriek 5,0

Prvý riadok vpravo píše značku za číslo, akoby pH bolo jednotkou, druhý píše veľké P, ktoré v chémii nič neznamená, a tretí pripisuje exponentu móly na liter, hoci móly žijú len v koncentrácii. Štvrtý prevádza logaritmus na percentá, takže pokles o 0,3 vyzerá skromne, hoci vodíkových iónov je o polovicu menej, piaty pridáva neexistujúce „jednotky“ a šiesty priemeruje logaritmy tam, kde treba priemerovať koncentrácie.

06 · Susedné jednotky
koncentrácia · logaritmus · látkové množstvo

Pod logaritmom pH leží koncentrácia v móloch na liter, samotný logaritmus ho robí príbuzným decibelu, ktorý rovnako stláča desiatky rádov do krátkej stupnice, a mól zostáva jedinou jednotkou SI, cez ktorú je pH vôbec spojené so sústavou.

Mmol/L
Mól na liter

Práve tá koncentrácia, z ktorej sa berie logaritmus, a v ktorej sa počíta, koľko kyseliny bolo naliatej.

dB10·lg
Decibel

Tiež bezrozmerný logaritmus, len z pomeru výkonov a s násobiteľom desať.

molzákladná SI
Mol

Látkové množstvo, cez ktoré je pH spojené s Medzinárodnou sústavou jednotiek.

Desaťnásobný krok
ΔpH = 1 ⇒ [H⁺]₁ / [H⁺]₂ = 10
Miešanie rovnakých objemov
pH = −lg((10^−pH₁ + 10^−pH₂) / 2)
Príbuznosť s decibelom
L = 10·lg(P / P₀) dB
07 · Historický oddiel
archív · od pivovaru k IUPAC

Ako sa z núl stala stupnica

Schéma · desaťnásobný krok

Štyri stupne, ktoré sa nezmestia na jeden list

Výška stĺpca je koncentrácia vodíkových iónov v obyčajnej, nelogaritmickej mierke, pre pH 1, 2, 3 a 4. Každý ďalší stĺpec je desaťkrát nižší ako predchádzajúci a štvrtý už je sotva vidieť; rámček ich postupne obchádza.

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

Sørensen nezvolil logaritmus pre krásu, ale preto, že inak by sa veličiny, s ktorými pracoval, nezmestili na nijaký papier: sedem stupňov od pH 1 do pH 7 by lineárnu stupnicu natiahlo desaťmiliónkrát.

Metrologická poznámka

Veličina, ktorú nemožno zmerať bez dohody

Pt | H₂AgCl | AgHCl
Harnedov článok bez prevodu

Definícia hovorí o aktivite jediného vodíkového iónu, ale termodynamika vie merať len súčiny aktivít iónov opačného znamienka, pretože roztok je vždy elektricky neutrálny a jednotlivý ión z neho nevyberiete. Prísne podľa definície preto pH nemeria nijaký prístroj; dostupná je len veličina, do ktorej spolu s vodíkom vstupuje chloridový ión.

Medzeru uzatvára dohoda: podľa Batesovej–Guggenheimovej konvencie sa aktivitný koeficient chloridového iónu počíta jednoduchým vzorcom teórie roztokov a potom Harnedov článok s vodíkovou a argentchloridovou elektródou bez kvapalinového spojenia dáva primárne hodnoty pH pre niekoľko referenčných tlmivých roztokov. Všetky ostatné merania na Zemi sa o tieto roztoky opierajú cez reťazec kalibrácií.

V každom čísle pH teda okrem samotného merania sedí aj dohoda a dve laboratóriá sa zhodnú na stotiny jednotky nie preto, že zmerali tú istú prírodu, ale preto, že prijali tú istú konvenciu a kalibrovali sa podľa tých istých tlmivých roztokov.

rýdzosť
sklo
vnútor.
vodíkové ióny vo vrstve skla
Katalóg veličín
chémia a laboratórium

Základné jednotky SI

zvýraznené mól a meter — móly na kubický decimeter pod logaritmom
08 · Váš jazyk
každý odkaz vedie na skutočnú jazykovú stránku

Čítajte vo svojom jazyku

preložené a skontrolované hrubý preklad v poradí