pH-Rechner - Säuren, Basen und Pufferlösungen
Berechnen Sie pH, pOH, [H+] und [OH−] für starke und schwache Säuren und Basen sowie Pufferlösungen mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung.
Wählen Sie den Lösungstyp, geben Sie die Konzentration und die benötigten Dissoziationskonstanten ein, und erhalten Sie pH, pOH und Ionenkonzentrationen sofort.
pH-Rechner - Säuren, Basen und Pufferlösungen
Berechnen Sie pH, pOH, [H+] und [OH−] für starke und schwache Säuren und Basen sowie Pufferlösungen mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung.
Über den pH-Rechner
pH ist das Standardmaß dafür, wie sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist. Er ist als negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration definiert, pH = −log₁₀[H⁺], und komprimiert einen enormen Konzentrationsbereich auf eine praktische Skala, die meist von 0 bis 14 reicht. Ein pH von 7 ist neutral, Werte unter 7 sind sauer und Werte über 7 sind basisch (alkalisch). Da die Skala logarithmisch ist, bedeutet jeder ganze Schritt eine zehnfache Änderung der Wasserstoffionenkonzentration — eine Lösung mit pH 3 ist zehnmal saurer als eine mit pH 4 und hundertmal saurer als eine mit pH 5.
Der pH-Rechner deckt die fünf häufigsten Lösungstypen ab, denen Sie in der allgemeinen und analytischen Chemie begegnen. Bei einer starken Säure, die vollständig dissoziiert, ist die Wasserstoffionenkonzentration gleich der Säurekonzentration, also pH = −log₁₀(C). Bei einer starken Base ist die Hydroxidkonzentration gleich der Basenkonzentration, daraus folgen pOH = −log₁₀(C) und pH = 14 − pOH. Diese beiden Fälle benötigen nur die Konzentration in Mol pro Liter.
Schwache Säuren und Basen ionisieren nur teilweise und benötigen daher ihre Dissoziationskonstante. Für eine schwache Säure verwendet der Rechner die Gleichgewichtsapproximation [H⁺] = √(Ka · C), wobei Ka = 10^(−pKa) gilt; für eine schwache Base verwendet er [OH⁻] = √(Kb · C). Geben Sie pKa oder pKb zusammen mit der Konzentration ein, und der pH-Rechner ermittelt den pH aus der resultierenden Ionenkonzentration. Diese Wurzelapproximation setzt voraus, dass der dissoziierte Anteil klein gegenüber der Ausgangskonzentration ist, was für typische verdünnte, schwach ionisierende Lösungen gut zutrifft.
Pufferlösungen — Gemische aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base — widerstehen pH-Änderungen und werden mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung berechnet: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Geben Sie den pKa der Säure und die molaren Konzentrationen der Säure (HA) und ihrer konjugierten Base (A⁻) ein; wenn beide gleich sind, entspricht der pH einfach dem pKa, weshalb Puffer in der Nähe ihres pKa am wirksamsten sind. Puffer sind unverzichtbar in Biochemie, Zellkultur, Fermentation und allen Prozessen, die einen stabilen pH erfordern.
Zusätzlich zum pH liefert der Rechner pOH, [H⁺] und [OH⁻], damit Sie ein vollständiges Bild des Gleichgewichts der Lösung haben. Beachten Sie, dass die einfachen Formeln hier ideales Verhalten bei 25 °C annehmen, wo das Ionenprodukt des Wassers Kw = 1×10⁻¹⁴ beträgt. Sehr konzentrierte Lösungen, extreme pH-Werte, Temperaturänderungen und Aktivitätseffekte können reale Messwerte leicht verschieben, daher sollte das Ergebnis als genaue Schätzung für Lernen und Planung und nicht als Ersatz für ein kalibriertes pH-Meter betrachtet werden.
Beispiele für den pH-Rechner
Klicken Sie auf einen beliebigen Beispiel-Button unter dem Rechner, um diese klassischen Lösungen zu laden.
| Lösung | pH | Berechnungsweg |
|---|---|---|
| 0.01 mol/L HCl (starke Säure) | pH 2.00 | HCl dissoziiert vollständig, also [H⁺] = 0.01 mol/L und pH = −log₁₀(0.01) = 2.00. |
| 0.1 mol/L Essigsäure, pKa 4.75 (schwache Säure) | pH 2.88 | Ka = 10⁻⁴·⁷⁵, also [H⁺] = √(Ka × 0.1) ≈ 1.33×10⁻³ mol/L und pH ≈ 2.88. |
| 0.05 mol/L NaOH (starke Base) | pH 12.70 | pOH = −log₁₀(0.05) = 1.30, also pH = 14 − 1.30 = 12.70. |
| Essigsäure / Acetat-Puffer, 0.1 / 0.1 mol/L, pKa 4.76 | pH 4.76 | Henderson-Hasselbalch: pH = 4.76 + log₁₀(0.1/0.1) = 4.76. Gleiche Mengen machen den pH gleich dem pKa. |
So verwenden Sie den pH-Rechner
- Wählen Sie den Lösungstyp: starke Säure, schwache Säure, starke Base, schwache Base oder Pufferlösung.
- Geben Sie bei Säuren und Basen die molare Konzentration in mol/L ein; bei schwachen Spezies zusätzlich pKa oder pKb.
- Geben Sie bei einem Puffer den pKa der Säure sowie die molaren Konzentrationen der Säure (HA) und ihrer konjugierten Base (A⁻) ein.
- Klicken Sie auf Berechnen, um pH, pOH, [H⁺] und [OH⁻] Ihrer Lösung zu sehen.
- Klicken Sie auf Zurücksetzen, um die Eingaben zu löschen, oder laden Sie ein Beispiel, um eine Beispielrechnung anzuzeigen.
FAQ zum pH-Rechner
Was ist pH und wie wird er berechnet?
pH misst die Acidität als negativen dekadischen Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration: pH = −log₁₀[H⁺]. Ein pH unter 7 ist sauer, 7 ist neutral und über 7 ist basisch. Der Rechner bestimmt [H⁺] für Ihren Lösungstyp und wendet diese Formel an.
Wie berechne ich den pH einer schwachen Säure?
Für eine schwache Säure verwenden Sie [H⁺] = √(Ka × C), wobei Ka = 10^(−pKa) und C die Konzentration ist. Dann pH = −log₁₀[H⁺]. Geben Sie Konzentration und pKa ein, und der Rechner erledigt den Rest automatisch.
Was ist die Henderson-Hasselbalch-Gleichung?
Sie berechnet den pH eines Puffers: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]), wobei [A⁻] die Konzentration der konjugierten Base und [HA] die Säurekonzentration ist. Wenn beide gleich sind, entspricht der pH dem pKa, also dem Bereich, in dem ein Puffer am besten wirkt.
Was ist der Unterschied zwischen pH und pOH?
pOH misst die Hydroxidkonzentration: pOH = −log₁₀[OH⁻]. In Wasser bei 25 °C gilt pH + pOH = 14, daher kann man, sobald man einen Wert kennt, den anderen berechnen. Der Rechner gibt für jede Lösung beide Werte aus.
Warum weicht mein berechneter pH von einem Messwert ab?
Die Formeln setzen ideales Verhalten bei 25 °C voraus und verwenden Näherungen für schwache Säuren und Basen. Temperatur, Ionenstärke (Aktivität), sehr hohe oder sehr niedrige Konzentrationen und Verunreinigungen verschieben reale Messwerte, sodass ein kalibriertes pH-Meter leicht abweichen kann.
Kann pH negativ oder größer als 14 sein?
Ja. Der Bereich 0–14 deckt die meisten alltäglichen Lösungen ab, aber sehr konzentrierte starke Säuren können einen negativen pH haben und sehr konzentrierte starke Basen können 14 überschreiten. Der Rechner gibt diese Werte zurück, wenn die Konzentrationen es erfordern.