Калькулятор pH раствора

Логика вычислений

Калькулятор определяет уровень pH водного раствора по выбранному веществу и его количеству. Работает в двух режимах: «по концентрации» (молярная концентрация задаётся напрямую) и «по массе и объёму» (концентрация выводится из массы вещества и объёма раствора). В обоих случаях расчёт сводится к молярной концентрации C, по которой затем находится концентрация ионов водорода [H⁺] и из неё — pH. Характер кислоты или основания (сильное / слабое) берётся из справочника веществ (см. таблицу ниже).

По концентрации

Введённое значение приводится к моль/л умножением на множитель выбранной единицы (М = 1, мМ = 10⁻³, мкМ = 10⁻⁶, нМ = 10⁻⁹):

C = c × k

где:

• C — молярная концентрация вещества, моль/л;
• c — введённое значение концентрации;
• k — переводной множитель выбранной единицы концентрации.

По массе и объёму

Масса переводится в граммы, объём — в литры, после чего находится количество вещества и его молярная концентрация:

ν = m / M    C = ν / Vр

где:

• ν — количество вещества, моль;
• m — масса вещества, г (переводится в граммы из выбранной единицы);
• M — молярная масса вещества, г/моль (см. таблицу ниже);
• Vр — объём раствора, л (переводится в литры из выбранной единицы);
• C — молярная концентрация вещества, моль/л.

Расчёт pH

По молярной концентрации C находится концентрация ионов водорода [H⁺]. Способ зависит от того, к какому типу относится вещество.

Для сильной кислоты диссоциация считается полной, и [H⁺] равна концентрации, умноженной на число отдаваемых ионов водорода:

[H⁺] = C × n

где:

• [H⁺] — концентрация ионов водорода, моль/л;
• n — число отдаваемых ионов H⁺ на молекулу (для сильных кислот).

Для слабой кислоты [H⁺] находится из константы кислотности Ka через решение квадратного уравнения равновесия диссоциации:

[H⁺] = (−Ka + √(Ka² + 4 × Ka × C)) / 2

где:

• Ka — константа кислотной диссоциации вещества (см. таблицу ниже).

Для сильного основания сначала находится концентрация гидроксид-ионов [OH⁻], а из неё — [H⁺] через ионное произведение воды:

[OH⁻] = C × n    [H⁺] = Kв / [OH⁻]

где:

• [OH⁻] — концентрация гидроксид-ионов, моль/л;
• n — число отдаваемых ионов OH⁻ на молекулу (для сильных оснований);
• Kв — ионное произведение воды, Kв = 10⁻¹⁴.

Для слабого основания [OH⁻] находится из константы основности Kb по той же квадратной формуле, после чего вычисляется [H⁺]:

[OH⁻] = (−Kb + √(Kb² + 4 × Kb × C)) / 2    [H⁺] = Kв / [OH⁻]

где:

• Kb — константа основной диссоциации вещества (см. таблицу ниже).

Зная [H⁺], калькулятор находит итоговые показатели — pH, pOH и концентрацию гидроксид-ионов:

pH = −lg[H⁺]    pOH = 14 − pH    [OH⁻] = Kв / [H⁺]

где:

• pH — водородный показатель раствора (значение ограничивается диапазоном от 0 до 14);
• pOH — гидроксильный показатель раствора;
• lg — десятичный логарифм.

Характер раствора определяется по итоговому pH: при pH меньше 7 — кислотный, при pH больше 7 — щелочной (основный), около 7 — нейтральный.

Справочник веществ