Что такое pH?
pH — это показатель того, насколько кислым или щелочным является водный раствор. Его определяют как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода, которую обозначают [H⁺] и выражают в молях на литр (моль/л). Обычно шкала охватывает значения от 0 до 14: ниже 7 — среда кислая, ровно 7 — нейтральная (чистая вода при 25 °C), а выше 7 — щелочная. Этот калькулятор работает в обе стороны — переводит [H⁺] в pH и pH обратно в [H⁺], — а заодно показывает pOH и концентрацию гидроксид-ионов [OH⁻].
Как пользоваться калькулятором
Сначала выберите режим. В режиме Концентрация → pH введите концентрацию ионов водорода в моль/л (например, 0,0001 для \(10^{-4}\)) — и калькулятор выдаст значение pH. В режиме pH → Концентрация введите pH, и инструмент вернёт [H⁺]. В обоих случаях вы также увидите \(\text{pOH} = 14 - \text{pH}\) и \(\text{[OH}^{-}\text{]} = 10^{-\text{pOH}}\), а также подсказку о том, какой раствор перед вами — кислый, нейтральный или щелочной.
Разбор формулы
Базовое уравнение выглядит так:
$$\text{pH} = -\log_{10}\!\left(\text{[H}^{+}\text{]}\right)$$Поскольку зависимость логарифмическая, каждый шаг на единицу по шкале pH означает изменение [H⁺] в десять раз: раствор с pH 4 в десять раз кислее, чем раствор с pH 5. Если перевернуть формулу, получим
$$\text{[H}^{+}\text{]} = 10^{-\text{pH}}$$Дополнительное соотношение \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) справедливо для разбавленных водных растворов при 25 °C и вытекает из ионного произведения воды \(K_w = 1{,}0 \times 10^{-14}\).
Пример расчёта
Пусть [H⁺] = 0,0001 моль/л = \(10^{-4}\). Тогда
$$\text{pH} = -\log_{10}\!\left(10^{-4}\right) = 4$$Отсюда \(\text{pOH} = 14 - 4 = 10\), а \(\text{[OH}^{-}\text{]} = 10^{-10}\) моль/л. Так как pH 4 меньше 7, раствор является кислым.
Частые вопросы
Может ли pH быть меньше 0 или больше 14? Да. У очень концентрированных сильных кислот pH бывает отрицательным, а у концентрированных сильных щелочей он может превышать 14. Диапазон 0–14 — это лишь типичные значения, а не жёсткие границы.
Для какой температуры справедливы расчёты? Нейтральная точка 7 и соотношение pH + pOH = 14 предполагают температуру 25 °C. При других температурах Kw меняется, и нейтральное значение pH смещается.
Зачем нужен логарифм? Концентрации ионов водорода различаются на много порядков. Логарифмическая шкала сжимает их в удобный и наглядный диапазон.
