Apskaičiuokite tirpalo pH vertę iš vandenilio jonų koncentracijos. Ši lengvai naudojama skaičiuoklė suteikia momentinius rezultatus rūgštiniams, neutraliems ir šarminiams tirpalams su vizualia pH skalės reprezentacija.
Įveskite vandenilio jonų koncentraciją mol/L
pH = -log10([H+])
pH Vertės Skaičiuoklė yra galingas įrankis, sukurtas greitai ir tiksliai nustatyti tirpalo pH vertę, remiantis vandenilio jonų ([H+]) koncentracija. pH yra pagrindinė matavimo priemonė chemijoje, biologijoje, aplinkos moksluose ir daugelyje pramonės šakų, kuri reprezentuoja neigiamą logaritmą (10 baze) vandenilio jonų koncentracijos tirpale. Ši logaritminė skalė paprastai svyruoja nuo 0 iki 14, kur 7 yra neutralus, vertės žemiau 7 rodo rūgštingumą, o vertės virš 7 rodo šarminumą (bazę).
Mūsų skaičiuoklė suteikia intuityvią sąsają, kurioje galite tiesiog įvesti vandenilio jonų koncentraciją molėmis litre (mol/L), ir ji iš karto apskaičiuoja atitinkamą pH vertę. Tai pašalina poreikį atlikti rankinius logaritminius skaičiavimus ir suteikia aiškią vizualinę reprezentaciją, kur jūsų tirpalas patenka pH skalėje.
Ar esate studentas, besimokantis apie rūgščių ir šarmų chemiją, laboratorijos technikas, analizuojantis mėginius, ar pramonės profesionalas, stebintis cheminius procesus, ši pH Vertės Skaičiuoklė siūlo supaprastintą požiūrį į pH verčių nustatymą su tikslumu ir paprastumu.
pH vertė apskaičiuojama naudojant šią formulę:
Kur:
Ši logaritminė formulė reiškia, kad:
Pavyzdžiui:
Ekstremalios pH vertės: Nors pH skalė tradiciškai svyruoja nuo 0 iki 14, ji teoriškai neturi ribų. Ekstremaliai koncentruoti rūgštys gali turėti pH vertes žemiau 0 (neigiamos pH), o ekstremaliai koncentruoti šarmai gali turėti pH vertes virš 14.
Nulinės arba neigiamos koncentracijos: Vandenilio jonų koncentracija turi būti teigiama, kad logaritmas būtų apibrėžtas. Mūsų skaičiuoklė patikrina įvestį, kad užtikrintų, jog apdorojamos tik teigiamos vertės.
Labai mažos koncentracijos: Labai praskiestuose tirpaluose (labai mažos vandenilio jonų koncentracijos) pH gali būti labai didelis. Skaičiuoklė tinkamai tvarko šiuos atvejus.
Ryšys su pOH: Aqueous tirpaluose 25°C temperatūroje, pH + pOH = 14, kur pOH yra neigiamas hidroksido jonų koncentracijos [OH-] logaritmas.
Naudotis mūsų pH Vertės Skaičiuokle yra paprasta:
Įveskite vandenilio jonų koncentraciją: Įveskite vandenilio jonų [H+] koncentraciją mol/L pateiktoje srityje. Tai galima įvesti standartiniu formatu (pvz., 0.0001) arba moksliniu formatu (pvz., 1e-4).
Peržiūrėkite rezultatą: Skaičiuoklė automatiškai apskaičiuoja pH vertę, kai tik įvedate galiojančią koncentraciją. Rezultatas rodomas su dviem dešimtainiais skaičiais tikslumui.
Interpretuokite rezultatą:
Vizualinė reprezentacija: Skaičiuoklė apima spalvų koduotos pH skalės vizualizaciją, kuri parodo, kur jūsų apskaičiuota pH vertė patenka į spektrą nuo rūgštaus iki šarminio.
Kopijuokite rezultatą: Galite lengvai kopijuoti apskaičiuotą pH vertę į savo iškarpinę paspaudę mygtuką "Kopijuoti" naudoti ataskaitose, užduotyse ar tolesniuose skaičiavimuose.
pH Vertės Skaičiuoklė turi daugybę taikymo sričių įvairiose srityse:
Nors mūsų pH Vertės Skaičiuoklė suteikia tiesioginį metodą pH apskaičiavimui iš vandenilio jonų koncentracijos, yra alternatyvių metodų pH nustatymui ar matavimui:
pH Metriai: Elektroniniai prietaisai su jutikliu, kurie tiesiogiai matuoja tirpalo pH. Šie prietaisai plačiai naudojami laboratorijose ir pramonėje realiu laiku.
pH Indikatoriaus Popierius: Popieriaus juostelės, impregnuotos pH jautriais dažais, kurie keičia spalvą priklausomai nuo tirpalo pH. Šie suteikia greitą, bet mažiau tikslų matavimą.
pH Indikatorių Tirpalai: Skysti indikatoriai, tokie kaip fenolftaleinas, metilo oranžinė arba universalus indikatorius, kurie keičia spalvą tam tikruose pH diapazonuose.
pH Apskaičiavimas iš pOH: Jei hidroksido jonų koncentracija [OH-] yra žinoma, pH gali būti apskaičiuotas naudojant ryšį pH + pOH = 14 (25°C temperatūroje).
pH Apskaičiavimas iš Rūgšties/Šarmo Koncentracijos: Dėl stiprių rūgščių ar šarmų, pH galima tiesiogiai įvertinti pagal rūgšties ar šarmo koncentraciją.
Spektrofotometriniai metodai: Naudojant UV-matavimo spektroskopiją pH nustatymui remiantis pH jautrių dažų absorbcija.
pH sąvoka pirmą kartą buvo pristatyta Danijos chemiko Søren Peter Lauritz Sørensen 1909 m., dirbant Carlsberg laboratorijoje Kopenhagoje. Sørensen tyrinėjo vandenilio jonų koncentracijos poveikį fermentams alaus gamyboje, kai sukūrė pH skalę kaip paprastą būdą išreikšti rūgštingumą.
Terminas "pH" reiškia "vandenilio potencialą" arba "vandenilio galią". Sørensen pirmiausia apibrėžė pH kaip neigiamą vandenilio jonų koncentracijos logaritmą gram-ekvivalentuose litre. Šiuolaikinis apibrėžimas naudoja molius per litrą.
pH skalė tapo viena plačiausiai naudojamų matavimo priemonių mokslinėje srityje, o taikymas išsiplėtė toli už Sørensen originalaus darbo alaus gamyboje. Šiandien pH matavimas yra pagrindinis daugybėje mokslinių, medicininių, aplinkos ir pramoninių taikymų.
pH yra skalė, naudojama nurodyti rūgštingumą arba šarminumą vandeniniame tirpale. Jis matuoja vandenilio jonų (H+) koncentraciją tirpale. pH skalė paprastai svyruoja nuo 0 iki 14, kur 7 yra neutrali. Vertės žemiau 7 rodo rūgštingumą (didesnė H+ koncentracija), o vertės virš 7 rodo šarminumą arba bazę (mažesnė H+ koncentracija).
pH apskaičiuojamas kaip neigiamas dešimtainis logaritmas vandenilio jonų koncentracijos molėmis litre: pH = -log10[H+]. Pavyzdžiui, jei vandenilio jonų koncentracija yra 1 × 10^-7 mol/L, pH yra 7.
Taip, nors tradicinė pH skalė svyruoja nuo 0 iki 14, ekstremaliai rūgštūs tirpalai gali turėti neigiamas pH vertes, o ekstremaliai šarminiai tirpalai gali turėti pH vertes virš 14. Tai pasitaiko koncentruotų rūgščių ar šarmų tirpaluose ir tam tikruose pramoniniuose procesuose.
Temperatūra veikia pH matavimus dviem būdais: ji keičia vandens ionizacijos konstantą (Kw) ir veikia pH matavimo prietaisų veikimą. Paprastai, didėjant temperatūrai, neutralus pH šiek tiek sumažėja žemiau 7. Mūsų skaičiuoklė numato standartinę temperatūrą (25°C), kur neutralus pH yra tiksliai 7.
Aqueous tirpaluose 25°C temperatūroje pH ir pOH yra susiję lygtimi: pH + pOH = 14. pOH yra neigiamas hidroksido jonų koncentracijos [OH-] logaritmas. Šis ryšys kyla iš vandens ionizacijos konstantos (Kw = 1 × 10^-14 25°C temperatūroje).
pH apskaičiavimas iš vandenilio jonų koncentracijos teoriškai yra tikslus, tačiau praktikoje tikslumas priklauso nuo to, kaip tiksliai žinoma vandenilio jonų koncentracija. Sudėtingiems tirpalams su daugeliu jonų arba ne standartinėmis sąlygomis apskaičiuotas pH gali skirtis nuo matuotų verčių dėl joninių sąveikų ir aktyvumo efektų.
pH yra vandenilio jonų koncentracijos matavimas, o buferiniai tirpalai yra specialiai suformuluoti mišiniai, kurie atsparūs pH pokyčiams, kai pridedama nedideliais kiekiais rūgšties ar šarmo. Buferiai paprastai susideda iš silpnos rūgšties ir jos konjugacijos bazės (arba silpno šarmo ir jo konjugacijos rūgšties) tinkamomis proporcijomis.
Dauguma biologinių sistemų veikia optimaliai siaurame pH diapazone. Pavyzdžiui, žmogaus kraujas turi išlaikyti pH tarp 7.35 ir 7.45. Fermentai, baltymai ir ląstelių procesai yra labai jautrūs pH pokyčiams. Nukrypimai nuo optimalaus pH gali denatūruoti baltymus, slopinti fermentų aktyvumą ir sutrikdyti ląstelių funkcijas.
Tradiciškai pH skalė yra apibrėžta vandeniniuose tirpaluose. Nors vandenilio jonų koncentracijos sąvoka egzistuoja ne vandeniniuose tirpaluose, interpretacija ir referenciniai taškai skiriasi. Mūsų skaičiuoklė yra sukurta pirmiausia vandeniniams tirpalams standartinėmis sąlygomis.
pH indikatoriai yra medžiagos (paprastai silpnos rūgštys arba šarmas), kurios keičia spalvą tam tikruose pH diapazonuose dėl jų molekulinės struktūros pokyčių, kai jos gauna arba praranda vandenilio jonus. Skirtingi indikatoriai keičia spalvą skirtinguose pH vertėse, todėl jie yra naudingi specifinėms taikymo sritims. Universalūs indikatoriai sujungia kelis indikatorius, kad parodytų spalvų pokyčius visoje pH skalėje.
Čia pateikiami pavyzdžiai, kaip apskaičiuoti pH vertes įvairiose programavimo kalbose:
1' Excel formulė pH apskaičiavimui iš vandenilio jonų koncentracijos
2=IF(A1>0, -LOG10(A1), "Klaida: koncentracija turi būti teigiama")
3
4' Excel VBA funkcija pH apskaičiavimui
5Function CalculatePH(hydrogenIonConcentration As Double) As Variant
6 If hydrogenIonConcentration <= 0 Then
7 CalculatePH = "Klaida: koncentracija turi būti teigiama"
8 Else
9 CalculatePH = -WorksheetFunction.Log10(hydrogenIonConcentration)
10 End If
11End Function
121import math
2
3def calculate_ph(hydrogen_ion_concentration):
4 """
5 Apskaičiuokite pH iš vandenilio jonų koncentracijos mol/L
6
7 Args:
8 hydrogen_ion_concentration: H+ jonų koncentracija mol/L
9
10 Returns:
11 pH vertė arba klaidos pranešimas
12 """
13 if hydrogen_ion_concentration <= 0:
14 return "Klaida: koncentracija turi būti teigiama"
15
16 return -math.log10(hydrogen_ion_concentration)
17
18# Pavyzdžio naudojimas
19concentration = 1.0e-7 # 1×10^-7 mol/L
20ph = calculate_ph(concentration)
21print(f"Jei [H+] = {concentration} mol/L, pH = {ph:.2f}")
221/**
2 * Apskaičiuokite pH iš vandenilio jonų koncentracijos
3 * @param {number} hydrogenIonConcentration - koncentracija mol/L
4 * @returns {number|string} pH vertė arba klaidos pranešimas
5 */
6function calculatePH(hydrogenIonConcentration) {
7 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
8 return "Klaida: koncentracija turi būti teigiama";
9 }
10
11 return -Math.log10(hydrogenIonConcentration);
12}
13
14// Pavyzdžio naudojimas
15const concentration = 1.0e-3; // 0.001 mol/L
16const pH = calculatePH(concentration);
17console.log(`Jei [H+] = ${concentration} mol/L, pH = ${pH.toFixed(2)}`);
181public class PHCalculator {
2 /**
3 * Apskaičiuokite pH iš vandenilio jonų koncentracijos
4 *
5 * @param hydrogenIonConcentration koncentracija mol/L
6 * @return pH vertė
7 * @throws IllegalArgumentException jei koncentracija nėra teigiama
8 */
9 public static double calculatePH(double hydrogenIonConcentration) {
10 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
11 throw new IllegalArgumentException("Koncentracija turi būti teigiama");
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("Jei [H+] = %.2e mol/L, pH = %.2f%n", concentration, pH);
22 } catch (IllegalArgumentException e) {
23 System.out.println("Klaida: " + e.getMessage());
24 }
25 }
26}
271# R funkcija pH apskaičiavimui
2calculate_ph <- function(hydrogen_ion_concentration) {
3 if (hydrogen_ion_concentration <= 0) {
4 stop("Klaida: koncentracija turi būti teigiama")
5 }
6
7 -log10(hydrogen_ion_concentration)
8}
9
10# Pavyzdžio naudojimas
11concentration <- 1.0e-5 # 1×10^-5 mol/L
12ph <- calculate_ph(concentration)
13cat(sprintf("Jei [H+] = %.2e mol/L, pH = %.2f\n", concentration, ph))
141<?php
2/**
3 * Apskaičiuokite pH iš vandenilio jonų koncentracijos
4 *
5 * @param float $hydrogenIonConcentration koncentracija mol/L
6 * @return float|string pH vertė arba klaidos pranešimas
7 */
8function calculatePH($hydrogenIonConcentration) {
9 if ($hydrogenIonConcentration <= 0) {
10 return "Klaida: koncentracija turi būti teigiama";
11 }
12
13 return -log10($hydrogenIonConcentration);
14}
15
16// Pavyzdžio naudojimas
17$concentration = 1.0e-11; // 1×10^-11 mol/L
18$pH = calculatePH($concentration);
19echo "Jei [H+] = " . $concentration . " mol/L, pH = " . number_format($pH, 2);
20?>
211using System;
2
3class PHCalculator
4{
5 /// <summary>
6 /// Apskaičiuokite pH iš vandenilio jonų koncentracijos
7 /// </summary>
8 /// <param name="hydrogenIonConcentration">koncentracija mol/L</param>
9 /// <returns>pH vertė</returns>
10 /// <exception cref="ArgumentException">Išmetama, kai koncentracija nėra teigiama</exception>
11 public static double CalculatePH(double hydrogenIonConcentration)
12 {
13 if (hydrogenIonConcentration <= 0)
14 {
15 throw new ArgumentException("Koncentracija turi būti teigiama");
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($"Jei [H+] = {concentration:0.##e+00} mol/L, pH = {pH:F2}");
28 }
29 catch (ArgumentException e)
30 {
31 Console.WriteLine("Klaida: " + e.Message);
32 }
33 }
34}
35Sørensen, S. P. L. (1909). "Enzyme Studies II. The Measurement and Importance of Hydrogen Ion Concentration in Enzyme Reactions". Biochemische Zeitschrift. 21: 131–304.
Harris, D. C. (2010). Quantitative Chemical Analysis (8th ed.). W. H. Freeman and Company.
Bates, R. G. (1973). Determination of pH: Theory and Practice (2nd ed.). Wiley.
Covington, A. K., Bates, R. G., & Durst, R. A. (1985). "Definition of pH scales, standard reference values, measurement of pH and related terminology". Pure and Applied Chemistry. 57(3): 531–542.
Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2013). Fundamentals of Analytical Chemistry (9th ed.). Cengage Learning.
International Union of Pure and Applied Chemistry. (2002). Measurement of pH. Definition, Standards, and Procedures. IUPAC Recommendations 2002.
"pH." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/PH. Accessed 2 Aug. 2024.
"Acid–base reaction." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Acid%E2%80%93base_reaction. Accessed 2 Aug. 2024.
National Institute of Standards and Technology. (2022). "pH and Acid-Base Reactions". NIST Chemistry WebBook, SRD 69.
Ophardt, C. E. (2003). "pH Scale: Acids, Bases, pH and Buffers". Virtual Chembook, Elmhurst College.
Meta Aprašymo Pasiūlymas: Apskaičiuokite pH vertes iš karto su mūsų pH Vertės Skaičiuokle. Įveskite vandenilio jonų koncentraciją, kad nustatytumėte tirpalų rūgštingumą arba šarminumą tiksliai. Nemokamas internetinis įrankis!
Veiksmas: Išbandykite mūsų pH Vertės Skaičiuoklę dabar, kad greitai nustatytumėte tirpalo rūgštingumą arba šarminumą. Tiesiog įveskite vandenilio jonų koncentraciją ir gauti iš karto, tikslias pH vertes. Pasidalykite savo rezultatais arba tyrinėkite mūsų kitus chemijos skaičiuoklius, kad pagerintumėte savo mokslinį darbą!
Raskite daugiau įrankių, kurie gali būti naudingi jūsų darbo eiga.