這個計算器的用途
強鹼在水中會完全解離,因此氫氧根離子濃度等於鹼的濃度乘以它所釋出的氫氧根基團數目。本工具會在 25°C 下,計算出溶液的 pOH 與 pH 值;在此溫度下,水的自身解離使得 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) 恆成立。
使用方法
先輸入鹼的莫耳濃度(單位 mol/L),再輸入每個化學式單位所釋出的氫氧根離子數(\(n\)):NaOH 或 KOH 填 1,Ca(OH)₂、Ba(OH)₂ 或 Sr(OH)₂ 則填 2。計算器會立即回傳氫氧根離子濃度、pOH 與 pH。
公式解析
氫氧根離子濃度為 $$\left[\text{OH}^-\right] = C \times n$$ 取以 10 為底的負對數,可得 $$\text{pOH} = -\log_{10}(C \cdot n)$$ 由於 25°C 時水的 \(K_w = 1 \times 10^{-14}\),因此 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) 這個關係讓我們能直接換算: $$\text{pH} = 14 - \text{pOH}$$ 氫氧根離子濃度越高,pH 值越大(鹼性越強)。
實例演算
假設將 Ca(OH)₂ 溶解到濃度為 0.01 mol/L。每個化學式單位會釋出 2 個氫氧根離子,所以 \(\left[\text{OH}^-\right] = 0.01 \times 2 = 0.02\) mol/L。接著 \(\text{pOH} = -\log_{10}(0.02) \approx 1.70\),而 \(\text{pH} = 14 - 1.70 = 12.30\)。此溶液呈強鹼性。
常見問題
這個工具適用於弱鹼嗎?不適用。它假設 100% 完全解離,這只對 NaOH、KOH 以及鹼土金屬氫氧化物等強鹼成立。弱鹼必須透過平衡常數(\(K_b\))來計算。
為什麼溫度設定在 25°C?常數 14 來自 25°C 時水的 \(K_w\)。在其他溫度下 \(K_w\) 會改變,pH + pOH 的總和也會跟著不同。
n 應該填什麼數值?\(n\) 等於化學式中 OH⁻ 基團的數目:像 NaOH 這類單氫氧根鹼填 1,像 Ca(OH)₂ 這類雙氫氧根鹼則填 2。