溶液的pH值计算器

下面你可以找到两个计算器，你可以用它们来检查化学问题的答案。第一个是计算 强酸 或 强碱 溶液的 pH值，第二个是计算 弱酸 或 弱碱 溶液的 pH值 。在计算器的下面可以找到一些理论和对计算公式的解释。

溶液的pH值

pH的意思是“氢的潜能”或“氢的力量”。pH值是氢离子活性以10为底的对数的负数。

然而，在大多数化学问题中，我们不是用氢离子活度，而是摩尔浓度来描述。这两者有何关联?显然，离子活度取决于离子浓度，这是由方程描述的

其中,
– 氢离子活度
– 氢离子活度系数
– 氢离子浓度

活度系数是离子浓度的函数，随着溶液越来越稀，活度系数接近于1。对于理想稀溶液，溶质的标准状态为1.00 M，所以它的摩尔浓度等于它的活度。这就是为什么对于大多数假设理想溶液的问题我们可以使用以10为底的摩尔浓度的对数，而不是活度来描述。

为什么我们需要pH值呢?pH值是用来测定水溶液的酸碱度的一个指标。水溶液反应是酸还是碱取决于它的氢离子(H+)含量。

然而，由于水的自动解离作用，即使化学性质纯净的中性水也含有一些氢离子¹ 。

众所周知，在标准条件下（750毫米汞柱和25摄氏度），1升纯水含有 mol 离子和 mol 离子，因此，标准温度和压力（STP）下的水的pH值为7。酸释放氢离子，因此其水溶液比中性水含有更多的氢离子，被认为是酸性的，pH值小于7。碱接受氢离子（它们与水解离形成的一些氢离子结合），所以其的水溶液比中性水含有较少的氢离子，被认为是碱性的，pH值大于7。 注意，pH值是对数值（差一表示差一个数量级，或十倍），反过来表示溶液中氢离子的浓度。pH值越低，说明氢离子的浓度越高，反之亦然。

在强酸/碱和弱酸/碱的情况下，用摩尔浓度计算pH值的方式是不同的。更多信息见下文。

强酸强碱

强酸和强碱是一种化合物，在实际应用中，它们可以在水中完全电离成离子。因此，溶液中氢离子的浓度可以认为等于酸的浓度。pH值的计算变得简单了

对于碱性溶液，你知道碱的浓度，也就是氢氧根离子的浓度OH-。你可以计算pOH。

根据H+和OH−在水中的平衡浓度(上述)，pH和pOH的关系式如下
, 这对任何水溶液都成立。

因此，在基本溶液中

常见的强酸只有七种:

– 盐酸 HCl
– 硝酸 HNO3
– 硫酸 H2SO4
– 氢溴酸 HBr
– 氢碘酸 HI
– 高氯酸 HClO4
– 氯酸 HClO3

也没有很多强碱，其中一些不溶于水。可溶于水的的是

– 氢氧化钠 NaOH
– 氢氧化钾 KOH
– 氢氧化锂 LiOH
– 氢氧化铷 RbOH
– 氢氧化铯 CsOH

浓度为1 M (1 mol/L)的强酸溶液的pH值为0。浓度为1 M (1 mol/L)的强碱溶液的pH值为14。因此，在产生的大多数问题中，pH值大多在0到14的范围内，尽管负值和大于14的pH值是完全可能的。

弱酸弱碱

弱酸/弱碱在水中只能部分电离。求弱酸的pH值有点复杂。pH方程仍然是一样的:，但你需要使用 酸电离常数 (Ka)来找到[H+]。

Ka的公式是:

其中
– H+离子浓度
– 共轭碱离子浓度
– 一种反应中未电离的酸分子的浓度

这个公式描述了平衡关系。 为了从上面的公式推导出H+离子的公式，我们可以使用ICE (初始 - 变化 - 平衡)表。 让x代表从HB分离出来的H+离子的浓度，然后我们可以像这样填入表格：

现在把这些浓度代入Ka公式:

整理后得到一个二次方程:

为了求出x，我们需要解二次方程并取正根。

最后，将x代入pH公式求pH值。

这同样适用于弱碱，其中你使用碱电离常量 Kb。Ka和Kb通常给出，或者可以在表格中找到。

您可能会注意到，表中列出了一些带有多个Ka值的酸。这意味着酸是多质子的，它可以放弃一个以上的质子。然而，由于分子力，下一个质子的常数值变小几个数量级。例如磷酸

所以，通常只考虑一个质子，在所有的计算中，化学计量系数都等于1。