什麼是「由濃度計算 pH」計算器?
這個計算器能把氫離子濃度(寫作 [H+],單位為莫耳每公升,mol/L)換算成 pH 值。pH 是用來衡量水溶液酸鹼程度的指標,數值範圍通常落在 0 到 14 之間:小於 7 為酸性,剛好等於 7 為中性,大於 7 則為鹼性。本工具具通用性,適用於標準條件(攝氏 25 度)下的任何水溶液。
使用方式
請輸入氫離子濃度(單位 mol/L)。你可以用一般小數形式輸入(例如 0.0001),也可以用科學記號化成小數後輸入。按下計算後,工具會回傳 pH 值、對應的 pOH,以及氫氧根離子濃度 [OH-],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 $$\text{pH} = -\log_{10}\left(\text{[H}^{+}\text{] (mol/L)}\right)$$ 由於氫離子濃度往往是非常小的數字,取對數可以把它壓縮成方便閱讀的尺度。[H+] 每變化 10 倍,pH 值剛好改變 1 個單位。在攝氏 25 度時,水的離子積 Kw 等於 \(1.0 \times 10^{-14}\),此時 \(\text{pOH} = 14 - \text{pH}\) 這個關係式成立。
實際範例
假設某溶液的 \(\text{[H}^{+}\text{]} = 0.0001 \text{ mol/L}\)(也就是 \(1 \times 10^{-4}\))。那麼 $$\text{pH} = -\log_{10}(0.0001) = -(-4) = 4$$ \(\text{pOH} = 14 - 4 = 10\),而 \(\text{[OH}^{-}\text{]} = 10^{-10} = 1 \times 10^{-10} \text{ mol/L}\)。此溶液為酸性。
常見問題
如果 [H+] 剛好是 1 mol/L 呢?此時 \(\text{pH} = -\log_{10}(1) = 0\),是標準尺度上最酸的數值。
pH 可以是負數或超過 14 嗎?可以。非常濃的強酸可能出現負的 pH,強鹼也可能超過 14;0 到 14 只是常見範圍,並非絕對上下限。
為什麼濃度變 10 倍,pH 只變 1?因為公式採用以 10 為底的對數,濃度每差一個 10 倍,pH 就整整移動 1 個單位。