pH 계산기 - 산, 염기, 완충용액

pH는 수용액이 얼마나 산성 또는 염기성인지 나타내는 표준 지표입니다. 수소 이온 농도의 10을 밑으로 하는 음의 로그로 정의되며, pH = −log₁₀[H⁺]로 넓은 농도 범위를 보통 0에서 14까지의 편리한 척도로 압축합니다. pH 7은 중성, 7 미만은 산성, 7 초과는 염기성(알칼리성)입니다. 로그 척도이므로 정수 1단계는 수소 이온 농도의 10배 변화를 뜻합니다. 즉 pH 3 용액은 pH 4보다 10배, pH 5보다 100배 더 산성입니다. 이 pH 계산기는 일반화학과 분석화학에서 자주 만나는 다섯 가지 용액 유형을 처리합니다. 완전히 해리하는 강산의 경우 수소 이온 농도는 산 농도와 같으므로 pH = −log₁₀(C)입니다. 강염기의 경우 수산화물 이온 농도는 염기 농도와 같아 pOH = −log₁₀(C), pH = 14 − pOH가 됩니다. 이 두 경우는 mol/L 단위의 농도만 있으면 됩니다. 약산과 약염기는 부분적으로만 이온화되므로 해리 상수가 필요합니다. 약산에는 평형 근사식 [H⁺] = √(Ka · C)를 사용하며, Ka = 10^(−pKa)입니다. 약염기에는 [OH⁻] = √(Kb · C)를 사용합니다. pKa 또는 pKb와 농도를 입력하면, pH 계산기는 생긴 이온 농도에서 pH를 반환합니다. 이 제곱근 근사는 이온화되는 산이나 염기의 양이 초기 농도에 비해 작다는 가정에 기반하며, 일반적인 묽은 약전해질 용액에서는 잘 성립합니다. 완충용액은 약산과 그 짝염기의 혼합물로, pH 변화에 저항합니다. 헨더슨-하셀바흐 방정식 pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA])로 계산합니다. 산의 pKa와 산 (HA), 그 짝염기 (A⁻)의 몰 농도를 입력하세요. 두 농도가 같으면 pH는 pKa와 같아지며, 이것이 완충용액이 pKa 근처에서 가장 효과적인 이유입니다. 완충용액은 생화학, 세포 배양, 발효, 그리고 안정적인 pH 유지가 필요한 모든 공정에서 필수적입니다. pH 외에도 이 계산기는 pOH, [H⁺], [OH⁻]를 함께 보여 주어 용액의 평형을 한눈에 파악할 수 있게 합니다. 여기의 단순식은 25 °C에서의 이상적 거동을 가정하며, 물의 이온곱 Kw = 1×10⁻¹⁴입니다. 매우 진한 용액, 극단적인 pH, 온도 변화, 활성도 효과는 실제 측정값을 약간 바꿀 수 있으므로, 결과는 보정된 pH 미터를 대신하는 값이 아니라 교육 및 계획용 정확한 추정치로 보세요.