محاسبه ارزش pH یک محلول از غلظت یون هیدروژن. این ماشین حساب آسان برای استفاده نتایج فوری برای محلولهای اسیدی، خنثی و بازی با نمایش بصری مقیاس pH ارائه میدهد.
غلظت یونهای هیدروژن را به مول بر لیتر وارد کنید
pH = -log10([H+])
ماشین حساب مقدار pH ابزاری قدرتمند است که برای تعیین سریع و دقیق مقدار pH یک محلول بر اساس غلظت یونهای هیدروژن ([H+]) طراحی شده است. pH یک اندازهگیری بنیادی در شیمی، زیستشناسی، علوم محیطی و بسیاری از کاربردهای صنعتی است که نمایانگر لگاریتم منفی (پایه ۱۰) غلظت یونهای هیدروژن در یک محلول است. این مقیاس لگاریتمی معمولاً از ۰ تا ۱۴ متغیر است، که ۷ خنثی، مقادیر زیر ۷ نشاندهنده اسیدیته و مقادیر بالای ۷ نشاندهنده قلیایی بودن (بازی) است.
ماشین حساب ما یک رابط کاربری شهودی ارائه میدهد که در آن میتوانید به سادگی غلظت یونهای هیدروژن را به مول بر لیتر (mol/L) وارد کنید و بلافاصله مقدار pH مربوطه را محاسبه میکند. این امر نیاز به محاسبات لگاریتمی دستی را از بین میبرد و نمایشی واضح از جایی که محلول شما در مقیاس pH قرار دارد، ارائه میدهد.
چه شما یک دانشآموز باشید که در حال یادگیری درباره شیمی اسید و باز هستید، یک تکنسین آزمایشگاهی که نمونهها را تجزیه و تحلیل میکند، یا یک حرفهای صنعتی که فرآیندهای شیمیایی را نظارت میکند، این ماشین حساب مقدار pH رویکردی ساده برای تعیین مقادیر pH با دقت و سهولت ارائه میدهد.
مقدار pH با استفاده از فرمول زیر محاسبه میشود:
که در آن:
این فرمول لگاریتمی به این معنی است که:
به عنوان مثال:
مقادیر pH افراطی: در حالی که مقیاس pH به طور سنتی از ۰ تا ۱۴ متغیر است، از نظر نظری بدون حد است. اسیدهای بسیار غلیظ میتوانند مقادیر pH زیر ۰ (pH منفی) داشته باشند و بازهای بسیار غلیظ میتوانند مقادیر pH بالای ۱۴ داشته باشند.
غلظتهای صفر یا منفی: غلظت یونهای هیدروژن باید مثبت باشد تا لگاریتم تعریف شود. ماشین حساب ما ورودیها را اعتبارسنجی میکند تا اطمینان حاصل کند که فقط مقادیر مثبت پردازش میشوند.
غلظتهای بسیار کم: برای محلولهای بسیار رقیق (غلظتهای بسیار پایین یونهای هیدروژن)، pH میتواند بسیار بالا باشد. ماشین حساب این موارد را به درستی مدیریت میکند.
رابطه با pOH: در محلولهای آبی در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد، pH + pOH = 14، که در آن pOH لگاریتم منفی غلظت یونهای هیدروکسید [OH-] است.
استفاده از ماشین حساب مقدار pH ما بسیار ساده است:
ورود غلظت یونهای هیدروژن: غلظت یونهای هیدروژن [H+] را به مول/L در فیلد ارائه شده وارد کنید. این میتواند به صورت نوتیشن استاندارد (مثلاً ۰.۰۰۰۱) یا نوتیشن علمی (مثلاً ۱e-4) وارد شود.
مشاهده نتیجه: ماشین حساب به طور خودکار مقدار pH را به محض ورود یک غلظت معتبر محاسبه میکند. نتیجه با دو رقم اعشار برای دقت نمایش داده میشود.
تفسیر نتیجه:
نمایش بصری: ماشین حساب شامل یک نمای رنگی مقیاس pH است که نشان میدهد مقدار pH محاسبه شده شما در طیف از اسیدی به بازی کجا قرار دارد.
کپی کردن نتیجه: میتوانید به سادگی مقدار pH محاسبه شده را با کلیک بر روی دکمه "کپی" به کلیپ بورد خود کپی کنید تا در گزارشها، تکالیف یا محاسبات بیشتر استفاده کنید.
ماشین حساب مقدار pH کاربردهای متعددی در زمینههای مختلف دارد:
در حالی که ماشین حساب مقدار pH ما روشی مستقیم برای محاسبه pH از غلظت یونهای هیدروژن ارائه میدهد، روشهای جایگزینی نیز برای تعیین یا اندازهگیری pH وجود دارد:
مترهای pH: دستگاههای الکترونیکی با پروبی که به طور مستقیم pH یک محلول را اندازهگیری میکنند. اینها به طور گسترده در آزمایشگاهها و صنعت برای اندازهگیریهای زمان واقعی استفاده میشوند.
کاغذهای نشانگر pH: نوارهای کاغذی که با رنگدانههای حساس به pH آغشته شدهاند و بسته به pH محلول تغییر رنگ میدهند. اینها اندازهگیری سریع اما کمتر دقیقی ارائه میدهند.
محلولهای نشانگر pH: نشانگرهای مایع مانند فنلفتالن، نارنجی متیل یا نشانگر یونی جهانی که در محدودههای خاص pH تغییر رنگ میدهند.
محاسبه pH از pOH: اگر غلظت یونهای هیدروکسید [OH-] شناخته شده باشد، میتوان pH را با استفاده از رابطه pH + pOH = 14 (در ۲۵ درجه سانتیگراد) محاسبه کرد.
محاسبه pH از غلظت اسید/باز: برای اسیدها یا بازهای قوی، pH میتواند به طور مستقیم از غلظت اسید یا باز تخمین زده شود.
روشهای اسپکتروفتومتری: استفاده از طیفسنجی UV-مرئی برای تعیین pH بر اساس جذب رنگدانههای حساس به pH.
مفهوم pH برای اولین بار توسط شیمیدان دانمارکی سورن پیتر لوریتز سورنسن در سال ۱۹۰۹ در حین کار در آزمایشگاه کارلسبرگ در کپنهاگ معرفی شد. سورنسن در حال مطالعه تأثیر غلظت یونهای هیدروژن بر آنزیمها در تولید آبجو بود که مقیاس pH را به عنوان روشی ساده برای بیان اسیدیته توسعه داد.
اصطلاح "pH" به معنای "پتانسیل هیدروژن" یا "قدرت هیدروژن" است. سورنسن در ابتدا pH را به عنوان لگاریتم منفی غلظت یونهای هیدروژن در گرم-معادل در لیتر تعریف کرد. تعریف مدرن از مولها در لیتر استفاده میکند.
مقیاس pH به یکی از پرکاربردترین اندازهگیریها در علم تبدیل شده است، با کاربردهایی که فراتر از کار سورنسن در تولید آبجو گسترش یافته است. امروزه اندازهگیری pH در بیشمار کاربردهای علمی، پزشکی، محیطی و صنعتی بنیادی است.
pH مقیاسی است که برای مشخص کردن اسیدیته یا قلیایی بودن یک محلول آبی استفاده میشود. این غلظت یونهای هیدروژن (H+) در یک محلول را اندازهگیری میکند. مقیاس pH معمولاً از ۰ تا ۱۴ متغیر است، که ۷ خنثی است. مقادیر زیر ۷ نشاندهنده اسیدیته (غلیظتر شدن H+) و مقادیر بالای ۷ نشاندهنده قلیایی بودن یا بازی (کاهش غلظت H+) است.
pH به عنوان لگاریتم منفی پایه ۱۰ غلظت یونهای هیدروژن به مول بر لیتر محاسبه میشود: pH = -log10[H+]. به عنوان مثال، اگر غلظت یونهای هیدروژن ۱ × 10^-7 mol/L باشد، pH برابر با ۷ خواهد بود.
بله، اگرچه مقیاس pH سنتی از ۰ تا ۱۴ متغیر است، محلولهای بسیار اسیدی میتوانند مقادیر pH منفی داشته باشند و محلولهای بسیار بازی میتوانند مقادیر pH بالای ۱۴ داشته باشند. این موارد در محلولهای اسید یا باز غلیظ و برخی فرآیندهای صنعتی مشاهده میشود.
دمای محیط بر اندازهگیری pH به دو طریق تأثیر میگذارد: تغییر ثابت یونش آب (Kw) و تأثیر بر عملکرد دستگاههای اندازهگیری pH. به طور کلی، با افزایش دما، pH خنثی کمی زیر ۷ کاهش مییابد. ماشین حساب ما فرض میکند که دما در شرایط استاندارد (۲۵ درجه سانتیگراد) است که در آن pH خنثی دقیقاً ۷ است.
در محلولهای آبی در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد، pH و pOH با معادله pH + pOH = 14 مرتبط هستند. pOH لگاریتم منفی غلظت یونهای هیدروکسید [OH-] است. این رابطه از ثابت یونش آب (Kw = 1 × 10^-14 در ۲۵ درجه سانتیگراد) ناشی میشود.
محاسبه pH از غلظت یونهای هیدروژن از نظر نظری دقیق است، اما در عمل، دقت به این بستگی دارد که چقدر دقیق غلظت یونهای هیدروژن مشخص شده باشد. برای محلولهای پیچیده با چندین یون یا در شرایط غیر استاندارد، pH محاسبه شده ممکن است به دلیل تعاملات یونی و اثرات فعالیت متفاوت از مقادیر اندازهگیری شده باشد.
pH یک اندازهگیری از غلظت یونهای هیدروژن است، در حالی که محلولهای بافر مخلوطهای ویژهای هستند که در برابر تغییرات pH هنگام افزودن مقادیر کمی اسید یا باز مقاومت میکنند. بافرها معمولاً شامل یک اسید ضعیف و باز مزدوج آن (یا یک باز ضعیف و اسید مزدوج آن) در نسبتهای مناسب هستند.
بیشتر سیستمهای بیولوژیکی در محدودههای pH باریکی به طور بهینه عمل میکنند. به عنوان مثال، خون انسان باید pH بین ۷.۳۵ و ۷.۴۵ را حفظ کند. آنزیمها، پروتئینها و فرآیندهای سلولی به شدت به تغییرات pH حساس هستند. انحراف از pH بهینه میتواند پروتئینها را دناتوره کرده، فعالیت آنزیمها را مهار کرده و عملکردهای سلولی را مختل کند.
مقیاس pH سنتی برای محلولهای آبی تعریف شده است. در حالی که مفهوم غلظت یونهای هیدروژن در حلالهای غیر آبی وجود دارد، تفسیر و نقاط مرجع متفاوت است. ماشین حساب ما عمدتاً برای محلولهای آبی در شرایط استاندارد طراحی شده است.
نشانگرهای pH موادی (معمولاً اسیدها یا بازهای ضعیف) هستند که در محدودههای خاص pH تغییر رنگ میدهند به دلیل تغییر ساختار مولکولی آنها هنگامی که یونهای هیدروژن را از دست میدهند یا جذب میکنند. نشانگرهای مختلف در محدودههای pH متفاوت تغییر رنگ میدهند که آنها را برای کاربردهای خاص مفید میسازد. نشانگرهای یونی جهانی ترکیبی از چندین نشانگر هستند که تغییر رنگها را در سراسر مقیاس pH نشان میدهند.
در اینجا مثالهایی از نحوه محاسبه مقادیر pH در زبانهای برنامهنویسی مختلف آورده شده است:
1' فرمول Excel برای محاسبه pH از غلظت یونهای هیدروژن
2=IF(A1>0, -LOG10(A1), "خطا: غلظت باید مثبت باشد")
3
4' تابع VBA Excel برای محاسبه pH
5Function CalculatePH(hydrogenIonConcentration As Double) As Variant
6 If hydrogenIonConcentration <= 0 Then
7 CalculatePH = "خطا: غلظت باید مثبت باشد"
8 Else
9 CalculatePH = -WorksheetFunction.Log10(hydrogenIonConcentration)
10 End If
11End Function
12
1import math
2
3def calculate_ph(hydrogen_ion_concentration):
4 """
5 محاسبه pH از غلظت یونهای هیدروژن به مول/L
6
7 Args:
8 hydrogen_ion_concentration: غلظت یونهای H+ به مول/L
9
10 Returns:
11 مقدار pH یا پیام خطا
12 """
13 if hydrogen_ion_concentration <= 0:
14 return "خطا: غلظت باید مثبت باشد"
15
16 return -math.log10(hydrogen_ion_concentration)
17
18# مثال استفاده
19concentration = 1.0e-7 # 1×10^-7 mol/L
20ph = calculate_ph(concentration)
21print(f"For [H+] = {concentration} mol/L, pH = {ph:.2f}")
22
1/**
2 * محاسبه pH از غلظت یونهای هیدروژن
3 * @param {number} hydrogenIonConcentration - غلظت به مول/L
4 * @returns {number|string} مقدار pH یا پیام خطا
5 */
6function calculatePH(hydrogenIonConcentration) {
7 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
8 return "خطا: غلظت باید مثبت باشد";
9 }
10
11 return -Math.log10(hydrogenIonConcentration);
12}
13
14// مثال استفاده
15const concentration = 1.0e-3; // 0.001 mol/L
16const pH = calculatePH(concentration);
17console.log(`For [H+] = ${concentration} mol/L, pH = ${pH.toFixed(2)}`);
18
1public class PHCalculator {
2 /**
3 * محاسبه pH از غلظت یونهای هیدروژن
4 *
5 * @param hydrogenIonConcentration غلظت به مول/L
6 * @return مقدار pH
7 * @throws IllegalArgumentException اگر غلظت مثبت نباشد
8 */
9 public static double calculatePH(double hydrogenIonConcentration) {
10 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
11 throw new IllegalArgumentException("غلظت باید مثبت باشد");
12 }
13
14 return -Math.log10(hydrogenIonConcentration);
15 }
16
17 public static void main(String[] args) {
18 try {
19 double concentration = 1.0e-9; // 1×10^-9 mol/L
20 double pH = calculatePH(concentration);
21 System.out.printf("For [H+] = %.2e mol/L, pH = %.2f%n", concentration, pH);
22 } catch (IllegalArgumentException e) {
23 System.out.println("خطا: " + e.getMessage());
24 }
25 }
26}
27
1# تابع R برای محاسبه pH
2calculate_ph <- function(hydrogen_ion_concentration) {
3 if (hydrogen_ion_concentration <= 0) {
4 stop("خطا: غلظت باید مثبت باشد")
5 }
6
7 -log10(hydrogen_ion_concentration)
8}
9
10# مثال استفاده
11concentration <- 1.0e-5 # 1×10^-5 mol/L
12ph <- calculate_ph(concentration)
13cat(sprintf("For [H+] = %.2e mol/L, pH = %.2f\n", concentration, ph))
14
1<?php
2/**
3 * محاسبه pH از غلظت یونهای هیدروژن
4 *
5 * @param float $hydrogenIonConcentration غلظت به مول/L
6 * @return float|string مقدار pH یا پیام خطا
7 */
8function calculatePH($hydrogenIonConcentration) {
9 if ($hydrogenIonConcentration <= 0) {
10 return "خطا: غلظت باید مثبت باشد";
11 }
12
13 return -log10($hydrogenIonConcentration);
14}
15
16// مثال استفاده
17$concentration = 1.0e-11; // 1×10^-11 mol/L
18$pH = calculatePH($concentration);
19echo "For [H+] = " . $concentration . " mol/L, pH = " . number_format($pH, 2);
20?>
21
1using System;
2
3class PHCalculator
4{
5 /// <summary>
6 /// محاسبه pH از غلظت یونهای هیدروژن
7 /// </summary>
8 /// <param name="hydrogenIonConcentration">غلظت به مول/L</param>
9 /// <returns>مقدار pH</returns>
10 /// <exception cref="ArgumentException">اگر غلظت مثبت نباشد پرتاب میشود</exception>
11 public static double CalculatePH(double hydrogenIonConcentration)
12 {
13 if (hydrogenIonConcentration <= 0)
14 {
15 throw new ArgumentException("غلظت باید مثبت باشد");
16 }
17
18 return -Math.Log10(hydrogenIonConcentration);
19 }
20
21 static void Main()
22 {
23 try
24 {
25 double concentration = 1.0e-4; // 1×10^-4 mol/L
26 double pH = CalculatePH(concentration);
27 Console.WriteLine($"For [H+] = {concentration:0.##e+00} mol/L, pH = {pH:F2}");
28 }
29 catch (ArgumentException e)
30 {
31 Console.WriteLine("خطا: " + e.Message);
32 }
33 }
34}
35
سورنسن، سورن پیتر لوریتز. (۱۹۰۹). "مطالعات آنزیمی II. اندازهگیری و اهمیت غلظت یون هیدروژن در واکنشهای آنزیمی". مجله بیوشیمی. 21: 131–304.
هریس، دی. سی. (۲۰۱۰). تحلیل شیمیایی کمی (ویرایش ۸). انتشارات و. ه. فریمن و شرکت.
بَیتس، ر. جی. (۱۹۷۳). تعیین pH: نظریه و عمل (ویرایش ۲). وایلی.
کاوینگتون، آ. ک.، بَیتس، ر. جی.، و دورست، ر. آ. (۱۹۸۵). "تعریف مقیاسهای pH، مقادیر مرجع استاندارد، اندازهگیری pH و اصطلاحات مرتبط". شیمی خالص و کاربردی. 57(3): 531–542.
اسکوج، دی. آ.، وست، دی. ام.، هولر، اف. جی.، و کراچ، اس. آر. (۲۰۱۳). اصول شیمی تحلیلی (ویرایش ۹). انتشارات سنگرج یادگیری.
اتحادیه بینالمللی شیمی محض و کاربردی. (۲۰۰۲). "اندازهگیری pH. تعریف، استانداردها و رویهها". توصیههای IUPAC 2002.
"pH." ویکیپدیا، بنیاد ویکیمدیا، https://en.wikipedia.org/wiki/PH. دسترسی در ۲ آگوست ۲۰۲۴.
"واکنش اسید-باز." ویکیپدیا، بنیاد ویکیمدیا، https://en.wikipedia.org/wiki/Acid%E2%80%93base_reaction. دسترسی در ۲ آگوست ۲۰۲۴.
مؤسسه ملی استانداردها و فناوری. (۲۰۲۲). "pH و واکنشهای اسید-باز". وبسایت شیمی NIST، SRD 69.
اوفارت، سی. ای. (۲۰۰۳). "مقیاس pH: اسیدها، بازها، pH و بافرها". کتاب مجازی شیمی، کالج المهرست.
پیشنهاد توضیحات متا: مقدار pH را به سرعت با ماشین حساب مقدار pH ما محاسبه کنید. غلظت یونهای هیدروژن را وارد کنید تا با دقت اسیدیته یا قلیایی بودن محلولها را تعیین کنید. ابزار آنلاین رایگان!
فراخوان به عمل: هماکنون ماشین حساب مقدار pH ما را امتحان کنید تا به سرعت اسیدیته یا قلیایی بودن محلول خود را تعیین کنید. به سادگی غلظت یونهای هیدروژن را وارد کنید و مقادیر pH دقیق و فوری دریافت کنید. نتایج خود را به اشتراک بگذارید یا سایر ماشین حسابهای شیمی ما را بررسی کنید تا کار علمی خود را بهبود بخشید!
کشف ابزارهای بیشتری که ممکن است برای جریان کاری شما مفید باشند