Калькулятор pH - кислоты, основания и буферы
Рассчитывайте 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 необходимые константы диссоциации, и сразу получите pH, pOH и концентрации ионов.
Калькулятор pH - кислоты, основания и буферы
Рассчитывайте 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 кислотности или основности водного раствора. Он определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: pH = −log₁₀[H⁺]. Этот показатель сжимает огромный диапазон концентраций в удобную шкалу, обычно от 0 до 14. pH 7 — нейтральный, значения ниже 7 — кислые, а выше 7 — основные (щелочные). Поскольку шкала логарифмическая, каждый целый шаг означает десятикратное изменение концентрации ионов водорода: раствор с pH 3 в 10 раз кислее, чем с pH 4, и в 100 раз кислее, чем с pH 5.
Калькулятор pH обрабатывает пять самых распространённых типов растворов, встречающихся в общей и аналитической химии. Для сильной кислоты, которая полностью диссоциирует, концентрация ионов водорода равна концентрации кислоты, поэтому pH = −log₁₀(C). Для сильного основания концентрация гидроксид-ионов равна концентрации основания, откуда pOH = −log₁₀(C), а pH = 14 − pOH. Для этих двух случаев нужна только концентрация в молях 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 концентрации ионов. Это приближение с корнем из произведения предполагает, что доля диссоциации мала по сравнению с исходной концентрацией, что хорошо выполняется для типичных разбавленных слабых растворов.
Буферные растворы — смеси слабой кислоты и её сопряжённого основания — сопротивляются изменениям 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 требуется стабильный pH.
Помимо pH, калькулятор показывает pOH, [H⁺] и [OH⁻], чтобы дать полную картину 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 немного смещать реальные измерения, поэтому воспринимайте результат как точную учебную и расчётную 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 это 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 | По уравнению Хендерсона-Хассельбаха: pH = 4.76 + log₁₀(0.1/0.1) = 4.76. При равных количествах pH равен 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 Рассчитать, чтобы увидеть pH, pOH, [H⁺] и [OH⁻] вашего раствора.
- Нажмите Сбросить, чтобы очистить поля, или загрузите пример, чтобы увидеть полный расчёт.
FAQ калькулятора pH
Что такое pH и как он рассчитывается?
pH измеряет кислотность как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: pH = −log₁₀[H⁺]. pH ниже 7 — кислый, 7 — нейтральный, выше 7 — основной. Калькулятор находит [H⁺] для выбранного типа раствора и применяет эту формулу.
Как рассчитать 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-Хассельбаха?
Оно рассчитывает pH буфера: pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA]), где [A⁻] — концентрация сопряжённого основания, а [HA] — концентрация кислоты. Когда они равны, pH равен pKa, и это область наилучшей работы буфера.
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 один показатель, можно найти другой. Калькулятор показывает оба 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 низкие концентрации и примеси смещают реальные показания, поэтому откалиброванный pH-метр может немного отличаться от идеального значения.
Может ли pH быть отрицательным или выше 14?
Да. Диапазон 0–14 охватывает большинство обычных растворов, но очень концентрированные сильные кислоты могут иметь отрицательный pH, а очень концентрированные сильные основания — превышать 14. Калькулятор покажет такие значения, если концентрации этого требуют.