這個計算器的功能
本工具可將強酸或強鹼的莫耳濃度(mol/L)換算成 pH 值。像鹽酸(HCl)、硝酸(HNO₃)、硫酸(H₂SO₄)等強酸,以及氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)等強鹼,在水中會完全解離,因此溶液的濃度可直接視為 H⁺ 或 OH⁻ 離子的濃度,pH 值的計算也就相當直接。
使用方法
先選擇你的溶液是強酸還是強鹼,再輸入莫耳濃度(單位為 mol/L)。計算器會回傳 pH 值(以及對應的 pOH)。對酸而言,濃度愈高、pH 愈低;對鹼而言,濃度愈高、pH 則愈高。
公式說明
對於強酸,氫離子濃度等於莫耳濃度,因此:
$$\text{pH} = -\log_{10}\left(\text{Concentration (mol/L)}\right)$$
對於強鹼,氫氧根離子濃度等於莫耳濃度。先求出 \(\text{pOH} = -\log_{10}(M)\),再利用水的關係式 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\):
$$\text{pH} = 14 + \log_{10}(M) = 14 - \text{pOH}$$
以上關係式假設條件為 25 °C、完全解離,以及理想的稀溶液行為。
實際範例
0.01 mol/L 的鹽酸(HCl,強酸):\(\text{pH} = -\log_{10}(0.01) = -(-2) = 2\)。0.01 mol/L 的氫氧化鈉(NaOH,強鹼):\(\text{pOH} = -\log_{10}(0.01) = 2\),所以 \(\text{pH} = 14 - 2 = 12\)。
常見問題
這個計算器適用於弱酸或弱鹼嗎?不適用。弱酸與弱鹼只會部分解離,pH 取決於酸/鹼解離常數(Ka 或 Kb),必須透過平衡計算才能求得。
為什麼 pH 會低於 0 或高於 14?在濃度非常高時,這個簡單的對數公式可能算出落在 0~14 範圍之外的數值。這些結果在數學上成立,但因為此時活性(activity)效應變得顯著,解讀時應格外謹慎。
像硫酸(H₂SO₄)這類二質子酸該怎麼算?先將莫耳濃度乘上完全釋放出的酸性質子數,得到有效的 H⁺ 濃度後,再代入公式計算。