什麼是強酸 pH 值計算器?
這個工具可以算出在水中完全解離的強酸溶液的 pH 值。像鹽酸(HCl)、硝酸(HNO₃)與硫酸(H₂SO₄)這類強酸,會釋放出所有的酸性質子,因此氫離子濃度就等於酸的濃度乘以每個分子可解離的酸性質子數。
如何使用
請輸入酸的莫耳濃度(單位 mol/L),以及酸性質子數(\(n_H\)):單質子酸(如 HCl)填 1,雙質子酸(如 H₂SO₄)填 2。計算器會回傳 pH 值、氫離子濃度 [H⁺] 以及 pOH。
公式說明
對強酸而言,由於完全解離,所以 \([\text{H}^+] = C \times n_H\)。pH 值即為該濃度取以 10 為底的負對數:
$$\text{pH} = -\log_{10}\left(\text{Concentration} \times \text{n}_H\right)$$而 pOH 則可由 25 °C 下水的自解離關係式 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) 推得。
實例演算
以 0.01 mol/L 的 HCl(\(n_H = 1\))為例:\([\text{H}^+] = 0.01\ \text{mol/L}\),
$$\text{pH} = -\log_{10}(0.01) = 2$$\(\text{pOH} = 14 - 2 = 12\)。若以 0.01 mol/L 的 H₂SO₄ 視為完全雙質子解離(\(n_H = 2\)):\([\text{H}^+] = 0.02\ \text{mol/L}\),
$$\text{pH} = -\log_{10}(0.02) \approx 1.70$$常見問題
弱酸也能用這個計算器嗎?不行。弱酸只會部分解離,必須用其酸解離常數(Ka)來計算。本計算器假設酸完全解離。
多質子酸的近似計算精確嗎?將每個質子都視為完全釋放只是一種理想化的假設;以 H₂SO₄ 為例,第二階段的解離其實並非完全,因此實際 pH 值可能會略高一些。
為什麼 pH 值可能是負的?當酸非常濃(\(C \times n_H > 1\))時,計算出的 pH 值會是負值。這在數學上是成立的,不過在高濃度下,離子活性效應就不能忽略了。