Калькулятор pH - Кислоты, основания и буферные растворы
Вычисляйте pH, pOH, [H+] и [OH−] для сильных и слабых кислот и оснований, а также буферных растворов по уравнению Хендерсона-Хассельбаха.
Выберите тип раствора, введите концентрацию и нужные константы диссоциации — и сразу получите pH, pOH и концентрации ионов.
Калькулятор pH - Кислоты, основания и буферные растворы
Вычисляйте pH, pOH, [H+] и [OH−] для сильных и слабых кислот и оснований, а также буферных растворов по уравнению Хендерсона-Хассельбаха.
О калькуляторе pH
pH — это стандартная мера того, насколько водный раствор кислый или щелочной. Он определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: pH = −log₁₀[H⁺]. Так огромный диапазон концентраций сжимается в удобную шкалу, обычно от 0 до 14. pH 7 — нейтральный, значения ниже 7 — кислые, а выше 7 — щелочные (основные). Поскольку шкала логарифмическая, каждый целый шаг означает десятикратное изменение концентрации ионов водорода — раствор с pH 3 в 10 раз кислее, чем при pH 4, и в 100 раз кислее, чем при pH 5.
Этот калькулятор pH работает с пятью наиболее распространёнными типами растворов 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, отсюда pOH = −log₁₀(C) и pH = 14 − pOH. В этих двух случаях нужна только концентрация в молях на литр.
Слабые кислоты и основания ионизируются лишь частично, поэтому для них требуется константа диссоциации. Для слабой кислоты калькулятор использует равновесное приближение [H⁺] = √(Ka · C), где Ka = 10^(−pKa); для слабого основания — [OH⁻] = √(Kb · C). Введите pKa или pKb вместе с концентрацией, и калькулятор pH выдаст pH по полученной концентрации ионов. Это приближение с корнем из квадрата предполагает, что доля диссоциировавшего вещества мала по сравнению с исходной концентрацией, что хорошо выполняется для типичных разбавленных слабых электролитов.
Буферные растворы — смеси слабой кислоты и её сопряжённого основания — сопротивляются изменению pH и рассчитываются по уравнению Хендерсона-Хассельбаха: 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 около своего pKa. Буферы незаменимы в биохимии, клеточных культурах, 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, изменение температуры и эффекты активности могут слегка смещать реальные измерения, поэтому воспринимайте результат как точную учебную и планировочную оценку, а не как замену 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, значит [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, значит pH = 14 − 1.30 = 12.70. |
| Буфер уксусная кислота / ацетат, 0.1 / 0.1 mol/L, pKa 4.76 | pH 4.76 | Хендерсон-Хассельбах: pH = 4.76 + log₁₀(0.1/0.1) = 4.76. Равные количества дают pH, равный 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 укажите 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 увидеть готовый расчёт.
FAQ по калькулятору pH
Что такое pH и как он рассчитывается?
pH показывает 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 всё автоматически.
Что такое уравнение Хендерсона-Хассельбаха?
Оно рассчитывает pH буфера: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]), где [A⁻] — концентрация сопряжённого основания, а [HA] — концентрация кислоты. Когда они равны, pH = pKa, и 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, можно найти другое. Калькулятор показывает оба значения для каждого раствора.
Почему рассчитанный pH отличается от показаний прибора?
Формулы предполагают идеальное поведение при 25 °C и используют приближения для слабых кислот и оснований. Температура, ионная сила (активность), очень высокие или очень низкие концентрации и примеси сдвигают реальные измерения, поэтому калиброванный pH-метр может немного отличаться от идеального значения.
Может ли pH быть отрицательным или больше 14?
Да. Диапазон 0–14 покрывает большинство повседневных растворов, но очень концентрированные сильные кислоты могут иметь отрицательный pH, а очень концентрированные сильные основания — превышать 14. Калькулятор вернёт такие значения, если концентрация этого требует.