이 pH 계산기로 할 수 있는 일
이 도구는 강산, 약산, 강염기, 약염기 수용액의 pH와 pOH를 계산합니다. pH는 용액의 산성·염기성 정도를 나타내는 척도로, 0(강한 산성)부터 14(강한 염기성)까지의 범위를 가지며 25 °C에서는 7이 중성입니다. 농도를 입력하고, 약산이나 약염기라면 산 해리상수(Ka) 또는 염기 해리상수(Kb)를 함께 입력하면 됩니다.
사용 방법
먼저 용액의 종류를 선택하고, 몰 농도 \(C\)를 mol/L 단위로 입력하세요. 약산이나 약염기라면 해리상수도 함께 넣어 줍니다. 계산기는 pH, pOH와 함께 산성·염기성·중성 여부를 바로 알려 줍니다. 모든 계산에는 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) 관계식이 사용되며, 이는 25 °C에서 성립합니다.
공식 자세히 보기
강산은 물에서 완전히 해리되므로 수소 이온 농도가 곧 처음 농도와 같습니다. 즉 \([\text{H}^+] = \text{C}\)이고 다음과 같습니다.
$$\text{pH} = -\log_{10}\left(\text{C}\right)$$반면 약산은 일부만 이온화됩니다. 평형식을 세우고 이온화되는 양이 매우 적다는 단순화 가정을 적용하면 \([\text{H}^+] \approx \sqrt{\text{Ka} \cdot \text{C}}\)가 되어 다음과 같이 구할 수 있습니다.
$$\text{pH} = -\log_{10}\left(\sqrt{\text{Ka} \cdot \text{C}}\right)$$염기의 경우 \([\text{OH}^-]\)와 pOH를 똑같은 방식으로 계산한 뒤 \(\text{pH} = 14 - \text{pOH}\)로 환산합니다.
예제로 확인하기
HCl 같은 강산 0.01 mol/L 용액의 경우:
$$\text{pH} = -\log_{10}\left(0.01\right) = 2$$Ka = \(1.8\times10^{-5}\)인 아세트산 0.1 mol/L 용액이라면:
$$[\text{H}^+] = \sqrt{1.8\times10^{-5} \times 0.1} = \sqrt{1.8\times10^{-6}} \approx 0.00134$$이므로 \(\text{pH} \approx 2.87\)이 됩니다.
자주 묻는 질문
약산 공식은 정확한가요? 그렇지 않습니다. 이온화되는 양이 농도 \(C\)에 비해 무시할 만큼 작다고 가정한 근삿값입니다. 농도가 매우 묽거나 비교적 센 약산일 경우 오차가 커지므로, 이때는 완전한 이차방정식을 풀어야 합니다.
온도가 영향을 주나요? 네. 중성점 7과 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) 규칙은 25 °C에서만 성립합니다. 온도가 달라지면 물의 이온곱 상수가 변하기 때문입니다.
농도 C는 어떤 단위로 넣어야 하나요? 몰 농도, 즉 mol/L(M) 단위입니다.
