什麼是 pH 值？
pH 值用來衡量水溶液的酸鹼程度，定義為氫離子濃度（記作 \([\text{H}^{+}]\)，單位為莫耳每升 mol/L）以 10 為底取對數後再取負值。pH 標度通常介於 0 到 14 之間：低於 7 為酸性，恰好等於 7 為中性（25 °C 的純水），高於 7 則為鹼性（或稱鹼）。本計算機可雙向換算——既能由 \([\text{H}^{+}]\) 求出 pH，也能由 pH 反推 \([\text{H}^{+}]\)——同時會列出 pOH 與氫氧根離子濃度 \([\text{OH}^{-}]\)。
如何使用本計算機
請先選擇模式。在濃度 → pH模式下，輸入以 mol/L 為單位的氫離子濃度（例如 0.0001 即代表 \(10^{-4}\)），工具便會算出 pH 值。在 pH → 濃度模式下，輸入 pH 值，即可得到 \([\text{H}^{+}]\)。無論使用哪種模式，畫面都會顯示 \(\text{pOH} = 14 - \text{pH}\) 與 \([\text{OH}^{-}] = 10^{-\text{pOH}}\)，並標示出該溶液屬於酸性、中性還是鹼性。
公式解析
核心公式為 $$\text{pH} = -\log_{10}\!\left(\text{[H}^{+}\text{]}\right)$$ 由於採用對數運算，pH 標度上每相差一個整數，就代表 \([\text{H}^{+}]\) 變化十倍：pH 4 的溶液酸性是 pH 5 的十倍。將公式反推，可得 $$\text{[H}^{+}\text{]} = 10^{-\text{pH}}$$ 另一個搭配關係 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) 適用於 25 °C 的稀薄水溶液，它源自水的離子積 \(K_w = 1.0 \times 10^{-14}\)。
範例演算
假設 \([\text{H}^{+}] = 0.0001 \ \text{mol/L} = 10^{-4}\)，則 $$\text{pH} = -\log_{10}\!\left(10^{-4}\right) = 4$$ 此時 \(\text{pOH} = 14 - 4 = 10\)，\([\text{OH}^{-}] = 10^{-10} \ \text{mol/L}\)。由於 pH 4 低於 7，因此這個溶液為酸性。
常見問題
pH 值會低於 0 或高於 14 嗎？會。濃度極高的強酸可能呈現負 pH，濃度極高的強鹼則可能超過 14。0 到 14 只是常見範圍，並非絕對界限。
這項計算假設的溫度是多少？中性點為 7 以及 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) 的關係，都是以 25 °C 為前提。在其他溫度下，\(K_w\) 會改變，中性 pH 值也會跟著偏移。
為什麼要用對數？氫離子濃度的數值橫跨多個數量級，採用對數標度可將這些數字壓縮成方便閱讀的範圍。
