pH-Rechner - Säuren, Basen und Pufferlösungen
Berechne pH, pOH, [H+] und [OH−] für starke und schwache Säuren und Basen sowie Pufferlösungen mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung.
Wähle deinen Lösungstyp, gib die Konzentration und die benötigten Dissoziationskonstanten ein und erhalte pH, pOH und Ionenkonzentrationen sofort.
pH-Rechner - Säuren, Basen und Pufferlösungen
Berechne 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 Zehnerlogarithmus der Wasserstoffionenkonzentration definiert: pH = −log₁₀[H⁺]. Damit wird ein sehr großer Konzentrationsbereich auf eine praktische Skala von meist 0 bis 14 komprimiert. 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); für eine schwache Base gilt [OH⁻] = √(Kb · C). Gib pKa oder pKb zusammen mit der Konzentration ein, und der pH-Rechner berechnet den pH aus der resultierenden Ionenkonzentration. Diese Wurzel-Näherung setzt voraus, dass die dissoziierte Menge im Vergleich zur Anfangskonzentration klein ist, was für typische verdünnte schwach ionisierende Lösungen gut zutrifft.
Pufferlösungen — Mischungen aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base — widerstehen pH-Änderungen und werden mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung berechnet: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Gib den pKa der Säure sowie die molaren Konzentrationen der Säure (HA) und ihrer konjugierten Base (A⁻) ein; sind beide gleich, 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 halten müssen.
Neben dem pH gibt der Rechner pOH, [H⁺] und [OH⁻] aus, damit du das Gleichgewicht der Lösung vollständig siehst. Beachte, dass die 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, daher solltest du das Ergebnis als genaue Lehr- und Planungsabschätzung und nicht als Ersatz für ein kalibriertes pH-Messgerät verstehen.
Beispiele für den pH-Rechner
Klicke auf eine beliebige Beispiel-Schaltfläche unter dem Rechner, um diese klassischen Lösungen zu laden.
| Lösung | pH | Berechnung |
|---|---|---|
| 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, daher [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, daher 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 pH gleich pKa. |
So verwendest du den pH-Rechner
- Wähle den Lösungstyp: starke Säure, schwache Säure, starke Base, schwache Base oder Pufferlösung.
- Gib bei Säuren und Basen die molare Konzentration in mol/L ein; bei schwachen Spezies zusätzlich pKa oder pKb.
- Gib bei einem Puffer den pKa der Säure sowie die molaren Konzentrationen der Säure (HA) und ihrer konjugierten Base (A⁻) ein.
- Klicke auf Berechnen, um pH, pOH, [H⁺] und [OH⁻] der Lösung zu sehen.
- Klicke auf Zurücksetzen, um die Eingaben zu löschen, oder lade ein Beispiel, um eine Rechenvorlage zu sehen.
pH-Rechner FAQ
Was ist pH und wie wird er berechnet?
pH misst den Säuregrad 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 deinen Lösungstyp und wendet diese Formel an.
Wie berechne ich den pH einer schwachen Säure?
Für eine schwache Säure gilt [H⁺] = √(Ka × C), wobei Ka = 10^(−pKa) und C die Konzentration ist. Dann pH = −log₁₀[H⁺]. Gib 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. Sind beide gleich, ist pH = pKa, und genau dort wirkt ein Puffer am besten.
Was ist der Unterschied zwischen pH und pOH?
pOH misst die Hydroxidionenkonzentration: pOH = −log₁₀[OH⁻]. In Wasser bei 25 °C gilt pH + pOH = 14, also kann man aus einem Wert den anderen bestimmen. Der Rechner gibt beides für jede Lösung aus.
Warum weicht mein berechneter pH vom Messgerät ab?
Die Formeln nehmen ideales Verhalten bei 25 °C an und verwenden Näherungen für schwache Säuren und Basen. Temperatur, Ionenstärke (Aktivität), sehr hohe oder sehr niedrige Konzentrationen und Verunreinigungen verschieben reale Messwerte, daher kann ein kalibriertes pH-Meter leicht abweichen.
Kann pH negativ oder größer als 14 sein?
Ja. Der Bereich 0 bis 14 deckt die meisten Alltagslösungen 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 Konzentration das erfordert.