غلظت یون هیدروژن [H⁺] چیست؟
علامت کروشه [ ] در شیمی به معنای غلظت مولی است. بنابراین، [H⁺] نشاندهنده تعداد مولهای یون هیدروژن (پروتون) موجود در یک لیتر محلول است.
از آنجا که یون هیدروژن در آب به صورت آزاد وجود ندارد و به مولکول آب متصل میشود، اغلب در متون علمی دقیقتر به صورت یون هیدرونیوم [H₃O⁺] نمایش داده میشود، اما در محاسبات pH، این دو معادل هم در نظر گرفته میشوند.
فرمول محاسبه
برای بازگرداندن pH به غلظت، باید تابع لگاریتم را معکوس کنیم. از آنجا که pH لگاریتم در مبنای ۱۰ است، معکوس آن تابع نمایی با پایه ۱۰ میباشد.
[H+] = 10-pH
نکته مهم ریاضی:اگر عدد pH اعشاری باشد (مثلاً 3.5)، نتیجه به صورت 10-3.5 محاسبه میشود که برابر است با 3.16 × 10-4.
مثالهای حل شده
۱. آب خالص (خنثی)
pH آب خالص برابر ۷ است.
[H⁺] = 10⁻⁷ = 0.0000001 M
۲. اسید معده (قوی)
فرض کنید pH برابر ۲ باشد.
[H⁺] = 10⁻² = 0.01 M
این یعنی در هر لیتر، یک صدم مول یون هیدروژن وجود دارد.
اشتباهات رایج
- ×فراموش کردن علامت منفی در توان (عدد ۱۰ به توان مثبت pH غلظتی نجومی و غیرممکن میدهد).
- ×اشتباه در کار با ماشینحساب برای توانهای اعشاری (استفاده از دکمه 10^x یا antilog).
- ×تصور اینکه غلظت نمیتواند بیشتر از ۱ باشد (در pH منفی، غلظت بالای ۱ مولار است).
- ×خلط [H+] با [OH-] (برای [OH-] باید از pOH استفاده کنید).
سوالات متداول
چرا با افزایش pH، توان ۱۰ کوچکتر میشود؟
چون علامت توان منفی است. عدد 10⁻¹⁴ بسیار کوچکتر از 10⁻¹ است. بنابراین pH بالا یعنی غلظت یون هیدروژن بسیار ناچیز است.
چگونه این عدد را به نماد علمی بنویسیم؟
این ابزار به صورت خودکار این کار را انجام میدهد. اما برای محاسبه دستی، اگر pH عدد صحیح باشد، عدد ۱ را بنویسید و به اندازه pH جلوی آن صفر بگذارید (در مخرج کسر). اگر اعشاری باشد، باید از ماشینحساب استفاده کنید.