농도로 pH 계산기란?
이 도구는 수용액의 수소 이온 농도와 pH 값을 서로 변환해 줍니다. pH는 산성도를 나타내는 로그 척도로, 값이 낮을수록 산성, 25 °C에서 7이면 중성, 값이 높을수록 염기성(알칼리성)을 의미합니다. 농도를 입력하면 pH를, pH를 입력하면 농도를 구할 수 있습니다. 또한 pOH와 수산화 이온 농도까지 함께 보여 줍니다.
사용 방법
먼저 모드를 선택하세요. 농도 → pH 모드에서는 수소 이온 농도 [H+]를 리터당 몰(mol/L) 단위로 입력합니다(예: 0.0001 또는 1e-4). pH → 농도 모드에서는 pH 값을 입력합니다(보통 0~14). 결과 패널에는 pH, 이에 대응하는 [H+], pOH, [OH-]가 표시됩니다. pH가 유효하려면 농도는 반드시 양수여야 합니다.
공식 설명
핵심 관계식은 $$\text{pH} = -\log_{10}\!\left( \text{[H}^+\text{] (mol/L)} \right)$$이며, 여기서 [H+] 단위는 mol/L입니다. 이를 역으로 풀면 $$\left[\text{H}^+\right] = 10^{-\text{pH}}$$가 됩니다. 물은 스스로 이온화(자가 이온화)하기 때문에 25 °C에서 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\)가 성립하며, 따라서 \(\text{pOH} = 14 - \text{pH}\), \(\left[\text{OH}^-\right] = 10^{-\text{pOH}}\)입니다. 로그 척도이므로 pH가 1만큼 변할 때마다 농도는 10배씩 달라집니다.
계산 예시
[H+] = 0.0001 mol/L (1 × 10⁻⁴)라고 가정해 봅시다. 그러면 $$\text{pH} = -\log_{10}(0.0001) = -(-4) = 4$$가 됩니다. 이 용액은 산성입니다. pOH는 \(14 - 4 = 10\)이고, \(\left[\text{OH}^-\right] = 10^{-10} = 0.0000000001 \text{ mol/L}\)입니다.
자주 묻는 질문
pH가 0보다 작거나 14보다 클 수 있나요? 네, 가능합니다. 농도가 매우 높은 강산은 pH가 0 미만이 될 수 있고, 농도가 매우 높은 염기는 14를 넘을 수 있습니다. 이 척도는 단순한 로그 값일 뿐 절대적인 한계가 아닙니다.
왜 중성점이 7인가요? 25 °C에서 순수한 물은 \([\text{H}^+] = 10^{-7} \text{ mol/L}\)이며, 이때 pH는 7입니다. 온도가 달라지면 중성 pH도 약간 달라집니다.
농도의 단위는 무엇인가요? 리터당 몰(몰 농도, mol/L)입니다. 1e-3 같은 과학적 표기법도 입력할 수 있습니다.
