Что считает этот калькулятор pH
Инструмент оценивает pH и pOH водных растворов сильных кислот, слабых кислот, сильных и слабых оснований. Показатель pH характеризует кислотность или щёлочность раствора по шкале от 0 (сильнокислая среда) до 14 (сильнощелочная), где 7 — это нейтральная среда при 25 °C. Укажите концентрацию, а для слабых веществ — константу диссоциации кислоты (Ka) или основания (Kb).
Как пользоваться калькулятором
Выберите тип раствора, введите молярную концентрацию C в моль/л, а для слабых кислот и оснований задайте константу диссоциации. Калькулятор выдаст pH, pOH и краткую пометку: кислая, щелочная или нейтральная среда. В расчётах используется соотношение \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) (справедливо при 25 °C).
Разбор формулы
Сильная кислота диссоциирует полностью, поэтому концентрация ионов водорода равна исходной концентрации: \([\text{H}^+] = \text{C}\) и $$\text{pH} = -\log_{10}\left(\text{C}\right)$$ Слабая кислота ионизируется лишь частично; исходя из выражения для равновесия и допущения, что степень ионизации мала, получаем \([\text{H}^+] \approx \sqrt{\text{K}_a \cdot \text{C}}\), откуда $$\text{pH} = -\log_{10}\left(\sqrt{\text{K}_a \cdot \text{C}}\right)$$ Для оснований всё считается симметрично через \([\text{OH}^-]\) и pOH, а затем \(\text{pH} = 14 - \text{pOH}\).
Пример расчёта
Для раствора сильной кислоты, например HCl, с концентрацией 0,01 моль/л: $$\text{pH} = -\log_{10}\left(0{,}01\right) = 2$$ Для 0,1 моль/л уксусной кислоты с \(\text{K}_a = 1{,}8\times10^{-5}\): $$[\text{H}^+] = \sqrt{1{,}8\times10^{-5} \times 0{,}1} = \sqrt{1{,}8\times10^{-6}} \approx 0{,}00134$$ то есть \(\text{pH} \approx 2{,}87\).
Частые вопросы
Точна ли формула для слабой кислоты? Нет. Она предполагает, что доля прореагировавшего вещества пренебрежимо мала по сравнению с C. Для очень разбавленных или достаточно «сильных» слабых кислот приближение даёт заметную погрешность — тогда нужно решать полное квадратное уравнение.
Влияет ли температура? Да. Нейтральная точка 7 и правило \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) справедливы при 25 °C. При других температурах ионное произведение воды меняется.
В каких единицах задавать C? В молярной концентрации, моль/л (М).
