Калькулятор pH

Расчёт pH - типовая задача школьной и вузовской химии и лабораторная задача: какой pH у раствора соляной кислоты или щёлочи заданной концентрации, какая концентрация ионов водорода соответствует pH.

Четыре режима.

• Концентрация сильной кислоты - молярная концентрация и число ионов водорода на молекулу: соляная и азотная кислоты - 1; серная - 2 (при полной диссоциации).
• Концентрация сильного основания - молярная концентрация и число гидроксид-ионов: гидроксиды натрия и калия - 1; гидроксид бария - 2.
• Концентрация ионов водорода - если она известна напрямую.
• Значение pH - калькулятор найдёт концентрацию ионов водорода.

Концентрации вводятся в моль/л; 10^-3 вводите как 0,001.

Ограничения. Только сильные кислоты и основания с полной диссоциацией, температура 25 градусов Цельсия, без коэффициентов активности - для концентраций выше примерно 0,1 моль/л pH получается приближённым. Слабые кислоты (уксусная и т. п.) и буферные растворы требуют константы диссоциации - их калькулятор не считает.

Очень разбавленные растворы. Калькулятор учитывает ионы воды, поэтому раствор кислоты никогда не получит pH больше 7: для соляной кислоты 10^-8 моль/л pH примерно 6,98, а не 8.

Типичные ошибки.

• Забывают, что pH - отрицательный логарифм: чем больше концентрация ионов водорода, тем меньше pH.
• Для щёлочи берут -lg концентрации как pH, а это pOH.

Водородный показатель и ионное произведение воды (Глинка Н. Л., "Общая химия", гл. "Электролитическая диссоциация"). Для сильной кислоты концентрация ионов водорода находится из уравнения электронейтральности "Водород = Кислота + Ионное произведение / Водород" с учётом автоионизации воды.

Ионное произведение воды = 10^-14 (25 градусов Цельсия)
Кислота: Водород = Ионов * Концентрация / 2 + квадратный корень из ((Ионов * Концентрация)^2 / 4 + Ионное произведение)
Основание: Гидроксид = Ионов * Концентрация / 2 + квадратный корень из ((Ионов * Концентрация)^2 / 4 + Ионное произведение)
 Водород = Ионное произведение / Гидроксид
По pH: Водород = 10 в степени (-pH)
pH = -lg Водород, pOH = 14 - pH
Среда: pH меньше 6,995 - кислая; больше 7,005 - щелочная; иначе нейтральная

Концентрация - молярная концентрация, моль/л; Ионов - число ионов водорода или гидроксид-ионов на молекулу; Водород и Гидроксид - концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов, моль/л.

Точность. Концентрация ионов водорода - 12 знаков после запятой, pH и pOH - 4.

Когда ответа нет. Концентрация ионов водорода равна 0 или отрицательна - логарифм не определён, калькулятор выдаёт ошибку. Пустое поле выбранного режима - расчёт не выполняется.

Примеры.

Соляная кислота 0,01 моль/л: Водород примерно 0,01, pH = 2,0000
Гидроксид натрия 0,001 моль/л: pOH = 3, pH = 11,0000
Соляная кислота 10^-8 моль/л: Водород примерно 1,0512 * 10^-7, pH примерно 6,9783
pH 7,4: Водород = 10 в степени (-7,4) примерно 3,98 * 10^-8 моль/л