Apskaičiuokite pH vertę iš vandenilio jonų koncentracijos (molarumo). Šis paprastas įrankis konvertuoja [H+] moliarumą į pH skalės vertes chemijos, biologijos ir vandens testavimo taikymams.
Formulė
pH = -log10([H+])
pH yra matas, kaip rūgštus ar šarminis yra tirpalas.
pH mažesnis nei 7 yra rūgštus, 7 yra neutralus, o didesnis nei 7 yra šarminis.
pH Vertės Skaičiuoklė yra esminis įrankis, skirtas nustatyti tirpalo rūgštingumą arba šarmingumą, remiantis vandenilio jonų [H+] koncentracija. pH, kuris reiškia „vandenilio potencialą“, yra logaritminė skalė, kuri matuoja, kaip rūgštus arba šarminis yra tirpalas. Ši skaičiuoklė leidžia greitai konvertuoti vandenilio jonų koncentraciją (molarum) į vartotojui patogią pH vertę, kuri yra svarbi įvairiose chemijos, biologijos, aplinkosaugos ir kasdienio gyvenimo srityse. Nesvarbu, ar esate studentas, tyrėjas, ar profesionalas, šis įrankis supaprastina pH vertės skaičiavimo procesą su tikslumu ir lengvumu.
pH vertė skaičiuojama naudojant neigiamą logaritmą (10 baze) vandenilio jonų koncentracijai:
Kur:
Ši logaritminė skalė transformuoja platų vandenilio jonų koncentracijų spektrą, randamą gamtoje (kuris gali apimti daugybę dydžių), į valdomesnę skalę, paprastai svyruojančią nuo 0 iki 14.
pH skalė yra logaritminė, tai reiškia, kad kiekvienas pH vieneto pokytis atitinka dešimt kartų pokytį vandenilio jonų koncentracijoje. Pavyzdžiui:
Praktiniais tikslais pH vertės paprastai pateikiamos su viena ar dviem dešimtainėmis vietomis. Mūsų skaičiuoklė pateikia rezultatus su dviem dešimtainėmis vietomis, kad būtų užtikrintas didesnis tikslumas, išlaikant naudojamumą.
Įveskite Vandenilio Jonų Koncentraciją: Įveskite vandenilio jonų [H+] molarumą jūsų tirpale (mol/L).
Peržiūrėkite Apskaičiuotą pH Vertę: Skaičiuoklė automatiškai parodys atitinkamą pH vertę.
Interpretuokite Rezultatą:
Kopijuokite Rezultatą: Naudokite kopijavimo mygtuką, kad išsaugotumėte apskaičiuotą pH vertę savo įrašams ar tolesnei analizei.
Skaičiuoklė atlieka šiuos patikrinimus vartotojo įvestims:
Jei aptinkamos neteisingos įvestys, klaidos pranešimas padės jums pateikti tinkamas vertes.
pH skalė paprastai svyruoja nuo 0 iki 14, o 7 yra neutralus. Ši skalė plačiai naudojama klasifikuojant tirpalus:
| pH Diapazonas | Klasifikacija | Pavyzdžiai |
|---|---|---|
| 0-2 | Stipriai rūgštus | Akumuliatoriaus rūgštis, skrandžio rūgštis |
| 3-6 | Rūgštus | Citrinų sultys, actas, kava |
| 7 | Neutralus | Grynas vanduo |
| 8-11 | Šarminis | Jūros vanduo, kepimo soda, muilas |
| 12-14 | Stipriai šarminis | Namų amoniakas, baliklis, nuotekų valiklis |
pH skalė yra ypač naudinga, nes ji suspaudžia platų vandenilio jonų koncentracijų spektrą į valdomesnę skaitinę ribą. Pavyzdžiui, skirtumas tarp pH 1 ir pH 7 atitinka 1 000 000 kartų skirtumą vandenilio jonų koncentracijoje.
pH Vertės Skaičiuoklė turi daugybę taikymo sričių įvairiose srityse:
Sodininkas išbando savo dirvožemį ir randa, kad jo pH yra 5.5, tačiau nori auginti augalus, kurie pageidauja neutralios dirvos (pH 7). Naudodamas pH skaičiuoklę:
Tai rodo, kad sodininkas turi sumažinti vandenilio jonų koncentraciją maždaug 31.6 karto, kas gali būti pasiekta pridedant tinkamą kiekį kalkių į dirvožemį.
Nors pH yra dažniausiai naudojamas rūgštingumo ir šarmingumo matas, yra alternatyvių metodų:
Titruojamoji Rūgštis: Matuoja bendrą rūgšties kiekį, o ne tik laisvus vandenilio jonus. Dažnai naudojama maisto moksle ir vyno gamyboje.
pOH Skalė: Matuoja hidroksido jonų koncentraciją. Susijusi su pH pagal lygtį: pH + pOH = 14 (25°C).
Rūgšties-Bazės Indikatoriai: Cheminės medžiagos, kurios keičia spalvą tam tikrose pH vertėse, suteikiančios vizualinį rodymą be skaitinio matavimo.
Elektrinė Konduktivumas: Kai kuriose taikymo srityse, ypač dirvožemio moksle, elektrinė konduktivumas gali suteikti informacijos apie jonų kiekį.
pH koncepciją 1909 m. pristatė Danijos chemikas Søren Peter Lauritz Sørensen, dirbdamas Carlsberg laboratorijoje Kopenhagoje. „p“ pH reiškia „potenz“ (vokiečių kalba „galia“), o „H“ reiškia vandenilio joną.
Iš pradžių pH buvo apibrėžtas kaip neigiamas vandenilio jonų aktyvumo logaritmas. Tačiau, augant supratimui apie rūgščių-bazių chemiją, taip pat išsivystė teorinė sistema:
Šie teoriniai pažangumai patobulino mūsų supratimą apie pH ir jo reikšmę cheminiuose procesuose.
Štai pH skaičiavimo formulės įgyvendinimai įvairiose programavimo kalbose:
1' Excel formulė pH skaičiavimui
2=IF(A1>0, -LOG10(A1), "Neteisinga įvestis")
3
4' Kur A1 yra vandenilio jonų koncentracija mol/L
51import math
2
3def calculate_ph(hydrogen_ion_concentration):
4 """
5 Apskaičiuoti pH iš vandenilio jonų koncentracijos mol/L
6
7 Args:
8 hydrogen_ion_concentration: Vandenilio jonų molinė koncentracija
9
10 Returns:
11 pH vertė arba None, jei įvestis neteisinga
12 """
13 if hydrogen_ion_concentration <= 0:
14 return None
15
16 ph = -math.log10(hydrogen_ion_concentration)
17 return round(ph, 2)
18
19# Pavyzdžio naudojimas
20concentration = 0.001 # 0.001 mol/L
21ph = calculate_ph(concentration)
22print(f"pH: {ph}") # Išvestis: pH: 3.0
231function calculatePH(hydrogenIonConcentration) {
2 // Patikrinkite įvestį
3 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
4 return null;
5 }
6
7 // Apskaičiuokite pH naudojant formulę: pH = -log10(concentration)
8 const pH = -Math.log10(hydrogenIonConcentration);
9
10 // Apvalinkite iki 2 dešimtainių vietų
11 return Math.round(pH * 100) / 100;
12}
13
14// Pavyzdžio naudojimas
15const concentration = 0.0000001; // 10^-7 mol/L
16const pH = calculatePH(concentration);
17console.log(`pH: ${pH}`); // Išvestis: pH: 7
181public class PHCalculator {
2 /**
3 * Apskaičiuoti pH iš vandenilio jonų koncentracijos
4 *
5 * @param hydrogenIonConcentration Koncentracija mol/L
6 * @return pH vertė arba null, jei įvestis neteisinga
7 */
8 public static Double calculatePH(double hydrogenIonConcentration) {
9 // Patikrinkite įvestį
10 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
11 return null;
12 }
13
14 // Apskaičiuokite pH
15 double pH = -Math.log10(hydrogenIonConcentration);
16
17 // Apvalinkite iki 2 dešimtainių vietų
18 return Math.round(pH * 100) / 100.0;
19 }
20
21 public static void main(String[] args) {
22 double concentration = 0.01; // 0.01 mol/L
23 Double pH = calculatePH(concentration);
24
25 if (pH != null) {
26 System.out.printf("pH: %.2f%n", pH); // Išvestis: pH: 2.00
27 } else {
28 System.out.println("Neteisinga įvestis");
29 }
30 }
31}
321#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <iomanip>
4
5double calculatePH(double hydrogenIonConcentration) {
6 // Patikrinkite įvestį
7 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
8 return -1; // Klaidos kodas už neteisingą įvestį
9 }
10
11 // Apskaičiuokite pH
12 double pH = -log10(hydrogenIonConcentration);
13
14 // Apvalinkite iki 2 dešimtainių vietų
15 return round(pH * 100) / 100;
16}
17
18int main() {
19 double concentration = 0.0001; // 0.0001 mol/L
20 double pH = calculatePH(concentration);
21
22 if (pH >= 0) {
23 std::cout << "pH: " << std::fixed << std::setprecision(2) << pH << std::endl;
24 // Išvestis: pH: 4.00
25 } else {
26 std::cout << "Neteisinga įvestis" << std::endl;
27 }
28
29 return 0;
30}
311def calculate_ph(hydrogen_ion_concentration)
2 # Patikrinkite įvestį
3 return nil if hydrogen_ion_concentration <= 0
4
5 # Apskaičiuokite pH
6 ph = -Math.log10(hydrogen_ion_concentration)
7
8 # Apvalinkite iki 2 dešimtainių vietų
9 (ph * 100).round / 100.0
10end
11
12# Pavyzdžio naudojimas
13concentration = 0.000001 # 10^-6 mol/L
14ph = calculate_ph(concentration)
15
16if ph
17 puts "pH: #{ph}" # Išvestis: pH: 6.0
18else
19 puts "Neteisinga įvestis"
20end
21pH yra rūgštingumo arba šarmingumo matas tirpale. Konkrečiai, jis matuoja vandenilio jonų [H+] koncentraciją tirpale. pH skalė paprastai svyruoja nuo 0 iki 14, o 7 yra neutralus. Vertės, mažesnės už 7, rodo rūgštinius tirpalus, o vertės, didesnės už 7, rodo šarminius (šarmingus) tirpalus.
pH skaičiuojamas naudojant formulę: pH = -log₁₀[H+], kur [H+] yra vandenilio jonų molinė koncentracija tirpale (mol/L). Šis logaritminis ryšys reiškia, kad kiekvienas pH vieneto pokytis atitinka dešimt kartų pokytį vandenilio jonų koncentracijoje.
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. Šios ekstremalios vertės yra neįprastos kasdieninėse situacijose, tačiau gali pasitaikyti koncentruotuose rūgščiuose ar šarminiuose tirpaluose.
Temperatūra veikia pH matavimus dviem būdais: ji keičia vandens disociacijos konstantą (Kw) ir veikia pH matavimo prietaisų veikimą. Paprastai, kai temperatūra kyla, gryno vandens pH mažėja, o neutralus pH aukštesnėse temperatūrose pasislenka žemiau 7.
pH matuoja vandenilio jonų [H+] koncentraciją, o pOH matuoja hidroksido jonų [OH-] koncentraciją. Jie yra susiję pagal lygtį: pH + pOH = 14 (25°C). Kai pH didėja, pOH mažėja, ir atvirkščiai.
pH skalė yra logaritminė, nes vandenilio jonų koncentracijos gamtoje ir laboratorinėse tirpaluose gali skirtis daugybe dydžių. Logaritminė skalė suspaudžia šį platų spektrą į valdomesnę skaitinę ribą, todėl lengviau išreikšti ir palyginti rūgštingumo lygius.
pH skaičiavimai iš molarumo yra tiksliausi praskiestoje tirpalo. Koncentruotuose tirpaluose jonų sąveikos gali paveikti jų aktyvumą, todėl paprasta pH = -log[H+] formulė tampa mažiau tiksli. Norint tiksliai dirbti su koncentruotais tirpalais, reikia apsvarstyti aktyvumo koeficientus.
Kai rūgštys ir šarminės medžiagos sumaišomos, jos patiria neutralizacijos reakciją, gamindamos vandenį ir druską. Gauta pH priklauso nuo rūgšties ir šarminės medžiagos santykio ir koncentracijų. Jei sumaišomi vienodais kiekiais stipri rūgštis ir stipri šarminė medžiaga, gautas tirpalas turės pH 7.
Dauguma biologinių sistemų veikia siauruose pH diapazonuose. Pavyzdžiui, žmogaus kraujas turi išlikti pH tarp 7.35 ir 7.45. pH pokyčiai gali paveikti baltymų struktūrą, fermentų veiklą ir ląstelių funkciją. Daugelis organizmų turi buferines sistemas, kad išlaikytų optimalų pH lygį.
pH buferiai yra tirpalai, kurie atsparūs pH pokyčiams, kai pridedama nedideliais kiekiais rūgšties arba šarminės medžiagos. Jie paprastai susideda iš silpnos rūgšties ir jos konjugato bazės (arba silpnos bazės ir jos konjugato rūgšties). Buferiai veikia neutralizuodami pridėtas rūgštis arba šarmines medžiagas, padėdami išlaikyti stabilų pH tirpale.
Sørensen, 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.
Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2013). Fundamentals of Analytical Chemistry (9th ed.). Cengage Learning.
"pH." Encyclopedia Britannica, https://www.britannica.com/science/pH. Prieiga 2024 m. rugpjūčio 3 d.
"Acids and Bases." Khan Academy, https://www.khanacademy.org/science/chemistry/acids-and-bases-topic. Prieiga 2024 m. rugpjūčio 3 d.
"pH Scale." American Chemical Society, https://www.acs.org/education/resources/highschool/chemmatters/past-issues/archive-2014-2015/ph-scale.html. Prieiga 2024 m. rugpjūčio 3 d.
Lower, S. (2020). "Acid-base Equilibria and Calculations." Chem1 Virtual Textbook, http://www.chem1.com/acad/webtext/pdf/c1xacid1.pdf. Prieiga 2024 m. rugpjūčio 3 d.
Pasiruošę apskaičiuoti pH vertes savo tirpalams? Mūsų pH Vertės Skaičiuoklė leidžia paprastai konvertuoti vandenilio jonų koncentracijas į pH vertes vos keliais paspaudimais. Nesvarbu, ar esate studentas, dirbantis chemijos namų darbus, tyrėjas, analizuojantis eksperimentinius duomenis, ar profesionalas, stebintis pramoninius procesus, šis įrankis suteikia greitus ir tikslius rezultatus.
Įveskite savo vandenilio jonų koncentraciją dabar, kad pradėtumėte!
Raskite daugiau įrankių, kurie gali būti naudingi jūsų darbo eiga.