【如何计算pH 酸碱度】pH值是衡量溶液酸碱性强弱的指标，广泛应用于化学、生物学和环境科学中。pH值的范围通常在0到14之间，其中7表示中性，小于7为酸性，大于7为碱性。正确计算pH值对于实验分析和实际应用非常重要。
以下是对如何计算pH值的总结，结合常见情况进行了分类说明，并通过表格形式展示不同情况下的计算方法和示例。
一、pH的基本概念
pH是氢离子浓度（[H⁺]）的负对数，公式如下：
$$
\text{pH} = -\log_{10} [\text{H}^+
$$
同样，对于氢氧根离子（[OH⁻]），可以通过pOH来计算：
$$
\text{pOH} = -\log_{10} [\text{OH}^-
$$
且有关系式：
$$
\text{pH} + \text{pOH} = 14 \quad (\text{在25°C时})
$$
二、常见情况下的pH计算方法
| 情况 | 计算公式 | 示例 | 备注 |
| 强酸溶液（如HCl） | pH = -log[H⁺] | 若[H⁺] = 0.1 M，则pH = 1 | 强酸完全离解 |
| 弱酸溶液（如CH₃COOH） | pH ≈ -log(√(Ka × C)) | 若Ka = 1.8×10⁻⁵，C = 0.1 M，则pH ≈ 2.87 | 假设α << 1 |
| 强碱溶液（如NaOH） | pOH = -log[OH⁻]，pH = 14 - pOH | 若[OH⁻] = 0.01 M，则pOH = 2，pH = 12 | 强碱完全离解 |
| 弱碱溶液（如NH₃） | pOH ≈ -log(√(Kb × C))，pH = 14 - pOH | 若Kb = 1.8×10⁻⁵，C = 0.1 M，则pOH ≈ 2.87，pH ≈ 11.13 | 假设α << 1 |
| 稀释后的酸或碱 | pH = -log([H⁺]原 × V原 / V总) | 原pH=2（[H⁺]=0.01 M），稀释10倍后pH=3 | 稀释使[H⁺]下降 |
| 混合酸或碱溶液 | 需先计算混合后的[H⁺]或[OH⁻]再求pH | 混合0.1M HCl与0.05M NaOH，需计算剩余H⁺ | 需考虑中和反应 |
三、注意事项
1. 温度影响：pH与温度有关，上述公式适用于25°C。
2. 离子强度：高离子浓度会影响活度，从而影响实际pH值。
3. 缓冲溶液：含有共轭酸碱对的溶液，pH可通过Henderson-Hasselbalch方程计算：
$$
\text{pH} = \text{p}K_a + \log\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\right)
$$
四、总结
pH值的计算取决于溶液的类型（强酸/弱酸/强碱/弱碱）、浓度以及是否发生中和或稀释。掌握基本公式和适用条件是准确计算pH的关键。在实际操作中，使用pH计可以更直接地获得结果，但理解背后的原理有助于更好地解释实验现象和数据分析。