pH-Rechner - Säuren, Basen und Puffer
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 erforderlichen Dissoziationskonstanten ein, und erhalten Sie pH, pOH und Ionenkonzentrationen sofort.
pH-Rechner - Säuren, Basen und Puffer
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
Der pH-Wert ist das Standardmaß dafür, wie sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist. Er ist als negativer Zehnerlogarithmus der Wasserstoffionenkonzentration definiert, also pH = −log₁₀[H⁺], und komprimiert einen riesigen Konzentrationsbereich auf eine praktische Skala von meist 0 bis 14. Ein pH von 7 ist neutral, Werte unter 7 sind sauer und Werte über 7 sind basisch (alkalisch). Da die Skala logarithmisch ist, entspricht jeder ganze Schritt einer zehnfachen 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 behandelt die fünf häufigsten Lösungstypen aus der allgemeinen und analytischen Chemie. Bei einer starken Säure, die vollständig dissoziiert, entspricht die Wasserstoffionenkonzentration der Säurekonzentration, also pH = −log₁₀(C). Bei einer starken Base entspricht die Hydroxidionenkonzentration der Basenkonzentration, daraus folgt pOH = −log₁₀(C) und pH = 14 − pOH. Für diese beiden Fälle genügt 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 Gleichgewichts-Näherung [H⁺] = √(Ka · C), wobei Ka = 10^(−pKa) ist; für eine schwache Base gilt [OH⁻] = √(Kb · C). Geben Sie pKa oder pKb zusammen mit der Konzentration ein, und der pH-Rechner ermittelt daraus den pH-Wert. Diese Wurzel-Näherung setzt voraus, dass die dissoziierte Menge klein gegenüber der Ausgangskonzentration ist, was für typische verdünnte, schwach ionisierende Lösungen gut gilt.
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 in der Biochemie, Zellkultur, Fermentation und in allen Prozessen wichtig, die einen stabilen pH-Wert benötigen.
Neben dem pH-Wert gibt der Rechner pOH, [H⁺] und [OH⁻] aus, damit Sie ein vollständiges Bild des Gleichgewichts der Lösung erhalten. Beachten Sie, dass die hier verwendeten einfachen Formeln 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; betrachten Sie das Ergebnis daher als genaue Lehr- und Planungsgröße und nicht als Ersatz für ein kalibriertes pH-Meter.
pH-Rechner-Beispiele
Klicken Sie unter dem Rechner auf eine beliebige Beispielschaltfläche, um diese klassischen Lösungen zu laden.
| Lösung | pH | So wird es berechnet |
|---|---|---|
| 0.01 mol/L HCl (starke Säure) | pH 2.00 | HCl dissoziiert vollständig, daher [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 für Säuren und Basen die molare Konzentration in mol/L ein; bei schwachen Spezies zusätzlich pKa oder pKb.
- Für einen Puffer geben Sie 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 Musterrechnung zu sehen.
pH-Rechner FAQ
Was ist pH und wie wird er berechnet?
pH misst die Acidität als negativen Zehnerlogarithmus der Wasserstoffionenkonzentration: pH = −log₁₀[H⁺]. Ein pH unter 7 ist sauer, 7 ist neutral und über 7 ist basisch. Der Rechner ermittelt [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.
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, was dem optimalen Arbeitsbereich eines Puffers entspricht.
Was ist der Unterschied zwischen pH und pOH?
pOH misst die Hydroxidionenkonzentration: pOH = −log₁₀[OH⁻]. In Wasser bei 25 °C gilt pH + pOH = 14, daher kann man aus dem einen den anderen berechnen. Der Rechner zeigt beides für jede Lösung an.
Warum weicht mein berechneter pH von einem Messgerät 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 verändern 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 aus, wenn die Konzentrationen es erfordern.