这个 pH 值计算器能做什么
本工具可以估算强酸、弱酸、强碱、弱碱水溶液的 pH 和 pOH 值。pH 用来衡量溶液的酸碱性,取值范围为 0(强酸性)到 14(强碱性),在 25 °C 下 7 为中性。只需输入溶液浓度即可;如果是弱酸或弱碱,还需填入酸(Ka)或碱(Kb)的解离常数。
使用方法
先选择溶液类型,输入以 mol/L 为单位的摩尔浓度 \(C\);如果是弱酸或弱碱,再填写对应的解离常数。计算器会输出 pH、pOH,并直接标注溶液呈酸性、碱性还是中性。全程采用 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) 这一关系式(适用于 25 °C)。
公式详解
强酸会完全解离,因此氢离子浓度等于其名义浓度:\([\text{H}^+] = \text{C}\),$$\text{pH} = -\log_{10}\left(\text{C}\right)$$弱酸只发生部分电离;根据平衡表达式,并在「电离程度很小」的简化假设下,可得 \([\text{H}^+] \approx \sqrt{\text{K}_a \cdot \text{C}}\),即 $$\text{pH} = -\log_{10}\left(\sqrt{\text{K}_a \cdot \text{C}}\right)$$碱的处理方式完全对称,先用 \([\text{OH}^-]\) 求出 pOH,再由 \(\text{pH} = 14 - \text{pOH}\) 得到 pH 值。
计算示例
以 0.01 mol/L 的强酸(如盐酸 HCl)为例:$$\text{pH} = -\log_{10}\left(0.01\right) = 2$$再看浓度为 0.1 mol/L、\(\text{K}_a = 1.8\times10^{-5}\) 的乙酸:$$[\text{H}^+] = \sqrt{1.8\times10^{-5} \times 0.1} = \sqrt{1.8\times10^{-6}} \approx 0.00134$$因此 \(\text{pH} \approx 2.87\)。
常见问题
弱酸公式精确吗?并不精确。它假设电离掉的量相对于 \(C\) 可以忽略不计。对于浓度极稀或酸性较强的弱酸,这一近似会出现偏差,此时应使用完整的二次方程求解。
温度有影响吗?有影响。中性点为 7 以及 \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) 的规则仅在 25 °C 下成立。温度不同,水的离子积也会随之改变。
浓度 C 应使用什么单位?摩尔浓度,单位为 mol/L(M)。