この計算機でできること
このツールは、希薄な一価弱酸（モノプロトン酸）の溶液のpHを、2つの入力値から概算します。必要なのは、酸解離定数（Ka）と、酸の初濃度（分析濃度）C（単位：mol/L）の2つだけです。二次方程式を解かずに、授業レベルで十分な精度の答えをすぐに得られる、標準的な弱酸の近似式を採用しています。
使い方
まず、対象とする酸のKaを入力します（例：酢酸の場合 \(\text{Ka} \approx 1.8 \times 10^{-5}\)）。続いて初濃度をmol/L単位で入力してください。計算機は、水素イオン濃度 \([\text{H}^+]\)、pH、そして対応するpOH（25 °Cでは \(\text{pOH} = 14 - \text{pH}\)）を返します。指数表記も自由に使えます。たとえば「1.8e-5」のような形式は、ほとんどのブラウザで認識されます。
計算式の解説
弱酸HAが HA ⇌ H⁺ + A⁻ のように解離するとき、平衡定数は \(\text{Ka} = \frac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\) で表されます。解離の割合が小さい場合（\(x \ll C\)）、\([\text{H}^+] = [\text{A}^-] = x\)、かつ \([\text{HA}] \approx C\) とみなせるため、\(\text{Ka} \approx \frac{x^2}{C}\) と近似できます。これをxについて解くと \([\text{H}^+] = \sqrt{\text{Ka} \cdot C}\) となり、 $$\text{pH} = -\log_{10}\sqrt{\text{Ka} \cdot C}$$ が得られます。この近似は、酸が十分に弱く、極端に希薄でない場合（目安として \(C/\text{Ka} > 100\)）に信頼できます。
計算例
0.1 mol/L の酢酸（\(\text{Ka} = 1.8 \times 10^{-5}\)）を例に考えてみましょう。このとき $$[\text{H}^+] = \sqrt{1.8 \times 10^{-5} \times 0.1} = \sqrt{1.8 \times 10^{-6}} \approx 1.342 \times 10^{-3} \ \text{mol/L}$$ となります。したがって \(\text{pH} = -\log_{10}(1.342 \times 10^{-3}) \approx 2.87\) となり、希薄な酢酸溶液として典型的な値が得られます。
よくある質問
この近似が使えなくなるのはどんなとき？ 非常に希薄な場合や、比較的強い酸でxがCに対して無視できなくなる場合には、近似ではなく完全な二次方程式を解く必要があります。
温度は影響しますか？ \(\text{pOH} = 14 - \text{pH}\) という関係は、水のイオン積 \(\text{Kw} = 1.0 \times 10^{-14}\) となる25 °Cを前提としています。
pKaしか分からない場合は？ まず \(\text{Ka} = 10^{-\text{pKa}}\) で変換し、その値をKaとしてここに入力してください。
