Калькулятор pH - кислоты, основания и буферные растворы
Рассчитывайте pH, pOH, [H+] и [OH−] для сильных и слабых кислот и оснований, а также буферных растворов по уравнению Хендерсона-Хассельбалха.
Выберите тип раствора, введите концентрацию и необходимые константы диссоциации — и сразу получите pH, pOH и концентрации ионов.
Калькулятор pH - кислоты, основания и буферные растворы
Рассчитывайте pH, pOH, [H+] и [OH−] для сильных и слабых кислот и оснований, а также буферных растворов по уравнению Хендерсона-Хассельбалха.
О калькуляторе pH
pH — это стандартная мера того, насколько раствор кислый или щелочной. Он определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: pH = −log₁₀[H⁺]. Эта шкала сжимает огромный диапазон концентраций в удобную шкалу, обычно от 0 до 14. pH 7 — нейтральный, значения ниже 7 — кислые, а выше 7 — щелочные. Поскольку шкала логарифмическая, каждый шаг на целую единицу означает десятикратное изменение концентрации ионов водорода — раствор с pH 3 в 10 раз кислее раствора с pH 4 и в 100 раз кислее раствора с pH 5.
Калькулятор pH обрабатывает пять самых распространённых типов растворов, с которыми вы сталкиваетесь в общей и аналитической химии. Для сильной кислоты, которая диссоциирует полностью, концентрация ионов водорода равна концентрации кислоты, поэтому pH = −log₁₀(C). Для сильного основания концентрация гидроксид-ионов равна концентрации основания, откуда pOH = −log₁₀(C) и pH = 14 − pOH. В этих двух случаях нужна только концентрация в моль на литр.
Слабые кислоты и основания диссоциируют лишь частично, поэтому для них нужна константа диссоциации. Для слабой кислоты калькулятор использует равновесное приближение [H⁺] = √(Ka · C), где Ka = 10^(−pKa); для слабого основания используется [OH⁻] = √(Kb · C). Введите pKa или pKb вместе с концентрацией, и калькулятор pH выдаст pH по полученной ионной концентрации. Это приближение с квадратным корнем предполагает, что доля диссоциировавшей кислоты или основания мала по сравнению с исходной концентрацией, что хорошо работает для типичных разбавленных слабо ионизирующихся растворов.
Буферные растворы — смеси слабой кислоты и её сопряжённого основания — сопротивляются изменениям pH и рассчитываются по уравнению Хендерсона-Хассельбалха: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]). Введите pKa кислоты и молярные концентрации кислоты (HA) и её сопряжённого основания (A⁻); когда они равны, pH просто равен pKa, поэтому буферы наиболее эффективны возле своего pKa. Буферы необходимы в биохимии, культуре клеток, ферментации и любых процессах, где нужно поддерживать стабильный pH.
Помимо pH, калькулятор показывает pOH, [H⁺] и [OH⁻], чтобы у вас была полная картина равновесия раствора. Помните, что простые формулы здесь предполагают идеальное поведение при 25 °C, где ионное произведение воды Kw = 1×10⁻¹⁴. Очень концентрированные растворы, экстремальные значения pH, изменения температуры и эффекты активности могут немного сдвигать реальные измерения, поэтому относитесь к результату как к точной оценке для обучения и планирования, а не как к замене откалиброванного pH-метра.
Примеры калькулятора pH
Нажмите любую кнопку примера под калькулятором, чтобы загрузить эти классические растворы.
| Раствор | pH | Как рассчитывается |
|---|---|---|
| 0.01 mol/L HCl (сильная кислота) | pH 2.00 | HCl полностью диссоциирует, поэтому [H⁺] = 0.01 mol/L и pH = −log₁₀(0.01) = 2.00. |
| 0.1 mol/L уксусной кислоты, pKa 4.75 (слабая кислота) | pH 2.88 | Ka = 10⁻⁴·⁷⁵, поэтому [H⁺] = √(Ka × 0.1) ≈ 1.33×10⁻³ mol/L и pH ≈ 2.88. |
| 0.05 mol/L NaOH (сильное основание) | pH 12.70 | pOH = −log₁₀(0.05) = 1.30, поэтому pH = 14 − 1.30 = 12.70. |
| Буфер уксусная кислота / ацетат, 0.1 / 0.1 mol/L, pKa 4.76 | pH 4.76 | Хендерсон-Хассельбалх: pH = 4.76 + log₁₀(0.1/0.1) = 4.76. Равные количества делают pH равным pKa. |
Как пользоваться калькулятором pH
- Выберите тип раствора: сильная кислота, слабая кислота, сильное основание, слабое основание или буферный раствор.
- Для кислот и оснований введите молярную концентрацию в mol/L; для слабых веществ также введите pKa или pKb.
- Для буфера введите pKa кислоты и молярные концентрации кислоты (HA) и её сопряжённого основания (A⁻).
- Нажмите Вычислить, чтобы увидеть pH, pOH, [H⁺] и [OH⁻] вашего раствора.
- Нажмите Сбросить, чтобы очистить поля, или загрузите пример, чтобы посмотреть расчёт.
FAQ по калькулятору pH
Что такое pH и как его рассчитывают?
pH измеряет кислотность как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: pH = −log₁₀[H⁺]. pH ниже 7 — кислый, 7 — нейтральный, выше 7 — щелочной. Калькулятор находит [H⁺] для выбранного типа раствора и применяет эту формулу.
Как вычислить pH слабой кислоты?
Для слабой кислоты используйте [H⁺] = √(Ka × C), где Ka = 10^(−pKa), а C — концентрация. Затем pH = −log₁₀[H⁺]. Введите концентрацию и pKa, и калькулятор сделает это автоматически.
Что такое уравнение Хендерсона-Хассельбалха?
Оно вычисляет pH буфера: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]), где [A⁻] — концентрация сопряжённого основания, а [HA] — концентрация кислоты. Когда они равны, pH равен pKa — именно в этой области буфер работает лучше всего.
В чём разница между pH и pOH?
pOH измеряет концентрацию гидроксид-ионов: pOH = −log₁₀[OH⁻]. В воде при 25 °C pH + pOH = 14, поэтому, зная одно значение, можно найти другое. Калькулятор показывает оба для каждого раствора.
Почему рассчитанный pH отличается от показания прибора?
Формулы предполагают идеальное поведение при 25 °C и используют приближения для слабых кислот и оснований. Температура, ионная сила (активность), очень высокие или низкие концентрации и примеси могут сдвигать реальные значения, поэтому откалиброванный pH-метр может показать немного другое число.
Может ли pH быть отрицательным или больше 14?
Да. Диапазон 0–14 охватывает большинство повседневных растворов, но очень концентрированные сильные кислоты могут иметь отрицательный pH, а очень концентрированные сильные основания могут превышать 14. Калькулятор вернёт такие значения, если концентрации к этому приводят.