เครื่องคำนวณ pH
แปลงระหว่าง pH, pOH, ความเข้มข้นไฮโดรเจนไอออนและไฮดรอกไซด์ หรือหาค่า pH ของกรดและเบส ทั้งชนิดแก่และชนิดอ่อน จากความเข้มข้นและค่า Ka
กรดอ่อน แก้สมการ x² + Kax − KaC = 0 เต็มรูป ไม่สมมติว่า x มีค่าน้อย คำตอบจึงยังถูกต้องแม้กรดจะแตกตัวไปมาก
ที่ความเข้มข้นนี้ กรดหรือเบสแตกตัวไป 1.31%
pH วัดอะไร
pH คือลอการิทึมฐานสิบของความเข้มข้นไฮโดรเจนไอออนที่ใส่เครื่องหมายลบ นั่นคือ pH = −log10[H+] เพราะเป็นลอการิทึม ทุกหนึ่งขั้นเต็มจึงต่างกันสิบเท่า pH 3 เป็นกรดมากกว่า pH 4 สิบเท่า และมากกว่า pH 5 หนึ่งร้อยเท่า ในน้ำบริสุทธิ์ที่ 25 °C ทั้ง [H+] และ [OH−] มีค่า 1.0 × 10−7 mol/L เท่ากัน ค่ากลางที่คุ้นเคยคือ 7 จึงมาจากตรงนี้ เลข 7 นี้ไม่ใช่ค่าคงตัวสากล แต่มาจากค่าคงที่การแตกตัวของน้ำ Kw ที่อุณหภูมิห้อง และจะเลื่อนไปเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน
pH, pOH และความเข้มข้นสองค่า
สี่ปริมาณนี้คือตัวเลขเดียวกันที่สวมหน้ากากสี่แบบ ให้ค่าใดค่าหนึ่งมา อีกสามค่าที่เหลือก็ตามมาจาก pH + pOH = 14 และ [H+][OH−] = Kw = 1.0 × 10−14 สี่ตัวเลือกแรกในเมนูทำสิ่งนี้พอดี ค่า pH 3.4 ให้ pOH 10.6 ความเข้มข้นไฮโดรเจนไอออน 4.0 × 10−4 mol/L และความเข้มข้นไฮดรอกไซด์ 2.5 × 10−11 mol/L และการคำนวณดำเนินไปเหมือนกันไม่ว่าจะเริ่มจากปลายด้านใด
กรดแก่และเบสแก่
กรดแก่แตกตัวหมด สารละลายกรดไฮโดรคลอริก 0.01 mol/L จึงให้ไฮโดรเจนไอออน 0.01 mol/L และมี pH เท่ากับ 2 ทางลัด pH = −log10C ใช้ได้ดีลงไปถึงราว 10−6 mol/L แล้วก็พังอย่างเงียบ ๆ มันบอกว่า HCl ที่ 10−8 mol/L มี pH เท่ากับ 8 ซึ่งจะทำให้กรดกลายเป็นเบส เครื่องมือนี้แก้สมดุลเต็มรูปโดยรวมไฮโดรเจนไอออนที่น้ำให้มาเองด้วย จึงได้ pH 6.98 ซึ่งเป็นกรดเพียงเล็กน้อย ตามที่ควรจะเป็น
กรดอ่อนและเบสอ่อน
กรดอ่อนแตกตัวเพียงบางส่วน และจะไปได้ไกลแค่ไหนขึ้นกับค่าคงที่การแตกตัวของกรด Ka จากสมดุลจะได้ x² + Kax − KaC = 0 โดย x คือความเข้มข้นไฮโดรเจนไอออน ตำราส่วนใหญ่ตัดพจน์กลางทิ้งแล้วใช้ x = √(KaC) ซึ่งใกล้พอเมื่อการแตกตัวยังต่ำกว่าราวร้อยละ 5 และคลาดเคลื่อนชัดเจนเมื่อไม่ใช่ เครื่องมือนี้แก้สมการกำลังสองเต็มรูปและรายงานร้อยละการแตกตัวด้วย คุณจึงตัดสินเองได้ว่าการประมาณนั้นจะใช้ได้หรือไม่ กรอก Ka เป็นตัวเลข เช่น 1.75 × 10−5 หรือสลับช่องสุดท้ายเป็น pK แล้วพิมพ์ 4.76
เรื่องที่ควรรู้
- pH เป็นลอการิทึม ต่างกันหนึ่งหน่วยจึงหมายถึงความเป็นกรดต่างกันสิบเท่า ไม่ใช่ก้าวเล็ก ๆ
- จุดเป็นกลางเท่ากับ 7 เฉพาะที่ 25 องศาเซลเซียส ในน้ำที่ 100 องศาจะลดลงเหลือราว 6.14
- ค่า pH ต่ำกว่า 0 และสูงกว่า 14 มีอยู่จริง เพียงแต่ต้องใช้สารละลายที่เข้มข้นมาก
- คำว่าแก่หมายถึงแตกตัวหมด ไม่ได้แปลว่าอันตราย กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นกรดอ่อนแต่กัดกร่อนรุนแรง
- ไม่มีการเก็บข้อมูลใด การคำนวณทำบนเซิร์ฟเวอร์ของเราและผลลัพธ์ถูกทิ้งหลังส่งออกไปแล้ว