pH值是表示溶液酸碱性的标度,其计算公式如下:
对于强酸和强碱溶液
pH = -lg[H+],其中[H+]是溶液中氢离子的物质的量浓度(单位为mol/L)。
对于混合溶液
pH = -lg[H+]混,其中[H+]混是混合后溶液中氢离子的物质的量浓度。
pOH = -lg[OH-],其中[OH-]是溶液中氢氧根离子的物质的量浓度。
pH + pOH = 14,这个关系适用于所有水溶液,无论其是酸性、碱性还是中性。
对于稀释溶液
稀释后[H+]的变化:如果向强酸溶液中加水稀释,其pH值会增大;如果向强碱溶液中加水稀释,其pH值会减小。
对于特殊条件下的溶液
极稀溶液:在极稀溶液中,水的电离需要考虑在内,此时[H+]和[OH-]的值会非常接近,可以近似认为[H+] ≈ [OH-] = 10^-7 mol/L,因此pH ≈ 7。
示例计算
强酸溶液
例如,对于0.05 mol/L的HCl溶液,其pH值为:
pH = -lg(0.05) = 2。
强碱溶液
例如,对于0.01 mol/L的NaOH溶液,其pH值为:
pH = -lg(0.01) = 2。
混合溶液
例如,将pH为3和pH为5的两种盐酸等体积混合,由于两者都是强酸,混合后[H+]为两者之和的一半:
[H+]混 = (10^-3 + 10^-5) / 2 = 5.025 × 10^-4 mol/L
pH混 = -lg(5.025 × 10^-4) ≈ 3.3。
通过上述公式和示例,可以计算出不同溶液的pH值。在实际应用中,如果遇到弱酸或弱碱的混合溶液,计算会更为复杂,需要使用化学平衡的知识来求解。