Розрахуйте значення pH розчину за концентрацією іонів водню. Цей простий у використанні калькулятор надає миттєві результати для кислотних, нейтральних та основних розчинів з візуальним представленням шкали pH.
Введіть концентрацію іонів водню в моль/л
pH = -log10([H+])
Калькулятор значення pH — це потужний інструмент, розроблений для швидкого та точного визначення значення pH розчину на основі концентрації іонів водню ([H+]). pH є основним вимірюванням у хімії, біології, екологічних науках та багатьох промислових застосуваннях, що представляє собою негативний логарифм (основа 10) концентрації іонів водню в розчині. Ця логарифмічна шкала зазвичай коливається від 0 до 14, де 7 є нейтральним, значення нижче 7 вказують на кислотність, а значення вище 7 вказують на лужність (основність).
Наш калькулятор надає інтуїтивно зрозумілий інтерфейс, де ви можете просто ввести концентрацію іонів водню в молях на літр (моль/л), і він миттєво обчислює відповідне значення pH. Це усуває необхідність у ручних логарифмічних розрахунках і надає чітке візуальне представлення того, де ваш розчин знаходиться на шкалі pH.
Чи ви студент, який вивчає кислотно-лужну хімію, лабораторний технік, що аналізує зразки, чи професіонал у промисловості, що контролює хімічні процеси, цей калькулятор значення pH пропонує спрощений підхід до визначення значень pH з точністю та легкістю.
Значення pH обчислюється за допомогою наступної формули:
Де:
Ця логарифмічна формула означає, що:
Наприклад:
Екстремальні значення pH: Хоча шкала pH традиційно коливається від 0 до 14, вона теоретично не має меж. Надзвичайно концентровані кислоти можуть мати значення pH нижче 0 (негативне pH), а надзвичайно концентровані основи можуть мати значення pH вище 14.
Нульові або негативні концентрації: Концентрація іонів водню повинна бути позитивною, щоб логарифм був визначеним. Наш калькулятор перевіряє введення, щоб забезпечити обробку лише позитивних значень.
Дуже малі концентрації: Для надзвичайно розведених розчинів (дуже низькі концентрації іонів водню) pH може бути дуже високим. Калькулятор правильно обробляє ці випадки.
Взаємозв'язок з pOH: У водних розчинах при 25°C, pH + pOH = 14, де pOH є негативним логарифмом концентрації гідроксид-іонів [OH-].
Використання нашого калькулятора значення pH є простим:
Введіть концентрацію іонів водню: Введіть концентрацію іонів водню [H+] у моль/л у наданому полі. Це можна ввести в стандартному запису (наприклад, 0.0001) або науковому запису (наприклад, 1e-4).
Перегляньте результат: Калькулятор автоматично обчислює значення pH, щойно ви введете дійсну концентрацію. Результат відображається з двома десятковими знаками для точності.
Інтерпретуйте результат:
Візуальне представлення: Калькулятор включає кольорову шкалу pH, що показує, де ваше обчислене значення pH знаходиться на спектрі від кислого до лужного.
Скопіюйте результат: Ви можете легко скопіювати обчислене значення pH у ваш буфер обміну, натиснувши кнопку "Копіювати" для використання в звітах, завданнях або подальших розрахунках.
Калькулятор значення pH має численні застосування в різних сферах:
Хоча наш калькулятор значення pH забезпечує прямий метод для обчислення pH з концентрації іонів водню, існують альтернативні підходи для визначення або вимірювання pH:
pH метри: Електронні пристрої з електродом, які безпосередньо вимірюють pH розчину. Вони широко використовуються в лабораторіях та промисловості для вимірювань в реальному часі.
pH індикаторні папери: Паперові смужки, просочені барвниками, чутливими до pH, які змінюють колір залежно від pH розчину. Вони забезпечують швидке, але менш точне вимірювання.
pH індикаторні розчини: Рідкі індикатори, такі як фенолфталеїн, метиловий оранжевий або універсальний індикатор, які змінюють колір у певних діапазонах pH.
Обчислення pH з pOH: Якщо відома концентрація гідроксид-іонів [OH-], pH можна обчислити за допомогою співвідношення pH + pOH = 14 (при 25°C).
Обчислення pH з концентрації кислоти/основи: Для сильних кислот або основ pH можна оцінити безпосередньо з концентрації кислоти або основи.
Спектрофотометричні методи: Використання УФ-видимої спектроскопії для визначення pH на основі поглинання барвників, чутливих до pH.
Концепцію pH вперше представив данський хімік Сьорен Петер Лауріц Соренсен у 1909 році, працюючи в лабораторії Карлсберга в Копенгагені. Соренсен вивчав вплив концентрації іонів водню на ферменти в процесі виробництва пива, коли він розробив шкалу pH як простий спосіб вираження кислотності.
Термін "pH" означає "потенціал водню" або "сила водню". Соренсен спочатку визначив pH як негативний логарифм концентрації іонів водню в грам-еквівалентах на літр. Сучасне визначення використовує молі на літр.
Шкала pH стала одним з найбільш широко використовуваних вимірювань у науці, з застосуваннями, що розширюються далеко за межі роботи Соренсена в броварстві. Сьогодні вимірювання pH є основоположним у безлічі наукових, медичних, екологічних та промислових застосувань.
pH — це шкала, що використовується для вказівки на кислотність або лужність водного розчину. Він вимірює концентрацію іонів водню (H+) у розчині. Шкала pH зазвичай коливається від 0 до 14, де 7 є нейтральним. Значення нижче 7 вказують на кислотність (вища концентрація H+), тоді як значення вище 7 вказують на лужність або основність (нижча концентрація H+).
pH обчислюється як негативний логарифм концентрації іонів водню в молях на літр: pH = -log10[H+]. Наприклад, якщо концентрація іонів водню становить 1 × 10^-7 моль/л, то pH дорівнює 7.
Так, хоча традиційна шкала pH коливається від 0 до 14, надзвичайно кислі розчини можуть мати негативні значення pH, а надзвичайно лужні розчини можуть мати значення pH вище 14. Це зустрічається в концентрованих кислотах або основах та певних промислових процесах.
Температура впливає на вимірювання pH двома способами: вона змінює іонізаційну константу води (Kw) і впливає на продуктивність пристроїв вимірювання pH. Загалом, при підвищенні температури нейтральне pH знижується трохи нижче 7. Наш калькулятор припускає стандартну температуру (25°C), де нейтральне pH дорівнює точно 7.
У водних розчинах при 25°C pH і pOH пов'язані рівнянням: pH + pOH = 14. pOH — це негативний логарифм концентрації гідроксид-іонів [OH-]. Це співвідношення виникає з іонізаційної константи води (Kw = 1 × 10^-14 при 25°C).
Обчислення pH з концентрації іонів водню теоретично є точним, але на практиці точність залежить від того, наскільки точно відома концентрація іонів водню. Для складних розчинів з кількома іонами або за нестандартних умов обчислене pH може відрізнятися від виміряних значень через іонні взаємодії та ефекти активності.
pH є вимірюванням концентрації іонів водню, тоді як буферні розчини — це спеціально сформульовані суміші, які чинять опір змінам pH, коли додаються невеликі кількості кислоти або основи. Буфери зазвичай складаються з слабкої кислоти та її кон'югованої основи (або слабкої основи та її кон'югованої кислоти) у відповідних пропорціях.
Більшість біологічних систем функціонують оптимально в межах вузьких діапазонів pH. Наприклад, pH крові людини має підтримуватися в межах 7.35 і 7.45. Ферменти, білки та клітинні процеси є дуже чутливими до змін pH. Відхилення від оптимального pH можуть денатурувати білки, гальмувати активність ферментів і порушувати клітинні функції.
Традиційна шкала pH визначена для водних розчинів. Хоча концепція концентрації іонів водню існує в неводних розчинниках, інтерпретація та контрольні точки відрізняються. Наш калькулятор призначений переважно для водних розчинів за стандартних умов.
pH індикатори — це речовини (зазвичай слабкі кислоти або основи), які змінюють колір у певних діапазонах pH через зміну їхньої молекулярної структури, коли вони отримують або втрачають іони водню. Різні індикатори змінюють колір при різних значеннях pH, що робить їх корисними для конкретних застосувань. Універсальні індикатори поєднують кілька індикаторів, щоб показати зміни кольору по всій шкалі pH.
Ось приклади того, як обчислити значення pH на різних мовах програмування:
1' Excel формула для обчислення pH з концентрації іонів водню
2=IF(A1>0, -LOG10(A1), "Помилка: Концентрація повинна бути позитивною")
3
4' Excel VBA функція для обчислення pH
5Function CalculatePH(hydrogenIonConcentration As Double) As Variant
6 If hydrogenIonConcentration <= 0 Then
7 CalculatePH = "Помилка: Концентрація повинна бути позитивною"
8 Else
9 CalculatePH = -WorksheetFunction.Log10(hydrogenIonConcentration)
10 End If
11End Function
121import math
2
3def calculate_ph(hydrogen_ion_concentration):
4 """
5 Обчислити pH з концентрації іонів водню в моль/л
6
7 Args:
8 hydrogen_ion_concentration: Концентрація H+ іонів у моль/л
9
10 Returns:
11 Значення pH або повідомлення про помилку
12 """
13 if hydrogen_ion_concentration <= 0:
14 return "Помилка: Концентрація повинна бути позитивною"
15
16 return -math.log10(hydrogen_ion_concentration)
17
18# Приклад використання
19concentration = 1.0e-7 # 1×10^-7 моль/л
20ph = calculate_ph(concentration)
21print(f"Для [H+] = {concentration} моль/л, pH = {ph:.2f}")
221/**
2 * Обчислити pH з концентрації іонів водню
3 * @param {number} hydrogenIonConcentration - Концентрація в моль/л
4 * @returns {number|string} Значення pH або повідомлення про помилку
5 */
6function calculatePH(hydrogenIonConcentration) {
7 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
8 return "Помилка: Концентрація повинна бути позитивною";
9 }
10
11 return -Math.log10(hydrogenIonConcentration);
12}
13
14// Приклад використання
15const concentration = 1.0e-3; // 0.001 моль/л
16const pH = calculatePH(concentration);
17console.log(`Для [H+] = ${concentration} моль/л, pH = ${pH.toFixed(2)}`);
181public class PHCalculator {
2 /**
3 * Обчислити pH з концентрації іонів водню
4 *
5 * @param hydrogenIonConcentration Концентрація в моль/л
6 * @return Значення pH
7 * @throws IllegalArgumentException якщо концентрація не позитивна
8 */
9 public static double calculatePH(double hydrogenIonConcentration) {
10 if (hydrogenIonConcentration <= 0) {
11 throw new IllegalArgumentException("Концентрація повинна бути позитивною");
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 моль/л
20 double pH = calculatePH(concentration);
21 System.out.printf("Для [H+] = %.2e моль/л, pH = %.2f%n", concentration, pH);
22 } catch (IllegalArgumentException e) {
23 System.out.println("Помилка: " + e.getMessage());
24 }
25 }
26}
271# R функція для обчислення pH
2calculate_ph <- function(hydrogen_ion_concentration) {
3 if (hydrogen_ion_concentration <= 0) {
4 stop("Помилка: Концентрація повинна бути позитивною")
5 }
6
7 -log10(hydrogen_ion_concentration)
8}
9
10# Приклад використання
11concentration <- 1.0e-5 # 1×10^-5 моль/л
12ph <- calculate_ph(concentration)
13cat(sprintf("Для [H+] = %.2e моль/л, pH = %.2f\n", concentration, ph))
141<?php
2/**
3 * Обчислити pH з концентрації іонів водню
4 *
5 * @param float $hydrogenIonConcentration Концентрація в моль/л
6 * @return float|string Значення pH або повідомлення про помилку
7 */
8function calculatePH($hydrogenIonConcentration) {
9 if ($hydrogenIonConcentration <= 0) {
10 return "Помилка: Концентрація повинна бути позитивною";
11 }
12
13 return -log10($hydrogenIonConcentration);
14}
15
16// Приклад використання
17$concentration = 1.0e-11; // 1×10^-11 моль/л
18$pH = calculatePH($concentration);
19echo "Для [H+] = " . $concentration . " моль/л, pH = " . number_format($pH, 2);
20?>
211using System;
2
3class PHCalculator
4{
5 /// <summary>
6 /// Обчислити pH з концентрації іонів водню
7 /// </summary>
8 /// <param name="hydrogenIonConcentration">Концентрація в моль/л</param>
9 /// <returns>Значення pH</returns>
10 /// <exception cref="ArgumentException">Викидається, якщо концентрація не позитивна</exception>
11 public static double CalculatePH(double hydrogenIonConcentration)
12 {
13 if (hydrogenIonConcentration <= 0)
14 {
15 throw new ArgumentException("Концентрація повинна бути позитивною");
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 моль/л
26 double pH = CalculatePH(concentration);
27 Console.WriteLine($"Для [H+] = {concentration:0.##e+00} моль/л, pH = {pH:F2}");
28 }
29 catch (ArgumentException e)
30 {
31 Console.WriteLine("Помилка: " + e.Message);
32 }
33 }
34}
35Соренсен, С. П. Л. (1909). "Дослідження ферментів II. Вимірювання та значення концентрації іонів водню в реакціях ферментів". Біохімічний журнал. 21: 131–304.
Гарріс, Д. С. (2010). Кількісний хімічний аналіз (8-е видання). W. H. Freeman and Company.
Бейтс, Р. Г. (1973). Визначення pH: Теорія та практика (2-е видання). Wiley.
Ковінгтон, А. К., Бейтс, Р. Г. та Дурст, Р. А. (1985). "Визначення шкал pH, стандартних значень, вимірювання pH та пов'язаної термінології". Чиста та прикладна хімія. 57(3): 531–542.
Скоог, Д. А., Вест, Д. М., Холлер, Ф. Дж. та Крауч, С. Р. (2013). Основи аналітичної хімії (9-е видання). Cengage Learning.
Міжнародний союз чистої та прикладної хімії. (2002). "Вимірювання pH. Визначення, стандарти та процедури". Рекомендації IUPAC 2002.
"pH." Вікіпедія, Фонд Вікі, https://en.wikipedia.org/wiki/PH. Доступно 2 серпня 2024.
"Кислотно-лужна реакція." Вікіпедія, Фонд Вікі, https://en.wikipedia.org/wiki/Acid%E2%80%93base_reaction. Доступно 2 серпня 2024.
Національний інститут стандартів і технологій. (2022). "pH та кислотно-лужні реакції". NIST Chemistry WebBook, SRD 69.
Офардт, К. Е. (2003). "Шкала pH: Кислоти, основи, pH та буфери". Віртуальна хімічна книга, Коледж Елмхерст.
Пропозиція мета-опису: Обчислюйте значення pH миттєво за допомогою нашого калькулятора значення pH. Введіть концентрацію іонів водню, щоб визначити кислотність або лужність розчинів з точністю. Безкоштовний онлайн-інструмент!
Заклик до дії: Спробуйте наш калькулятор значення pH зараз, щоб швидко визначити кислотність або лужність вашого розчину. Просто введіть концентрацію іонів водню та отримайте миттєві, точні значення pH. Поділіться своїми результатами або досліджуйте наші інші калькулятори хімії, щоб покращити свою наукову роботу!
Відкрийте більше інструментів, які можуть бути корисними для вашого робочого процесу