【PH计算公式】pH是衡量溶液酸碱性强弱的重要指标，广泛应用于化学、生物、环境科学等领域。pH值的计算基于氢离子浓度（[H⁺]），其定义为：
$$ \text{pH} = -\log_{10}[\text{H}^+] $$
以下是对常见pH计算公式的总结与说明。
一、基本pH计算公式
| 公式 | 说明 | 应用场景 |
| $ \text{pH} = -\log_{10}[\text{H}^+] $ | pH等于氢离子浓度的负对数 | 酸性或中性溶液 |
| $ \text{pOH} = -\log_{10}[\text{OH}^-] $ | pOH表示氢氧根离子浓度的负对数 | 碱性溶液 |
| $ \text{pH} + \text{pOH} = 14 $ | 在25℃时，pH和pOH之和恒为14 | 水溶液中的酸碱平衡 |
二、强酸/强碱的pH计算
| 类型 | 公式 | 示例 |
| 强酸（如HCl） | $ \text{pH} = -\log_{10}[H^+] $ | 若[H⁺] = 0.1 M，则pH = 1 |
| 强碱（如NaOH） | $ \text{pH} = 14 - (-\log_{10}[OH^-]) $ | 若[OH⁻] = 0.01 M，则pH = 12 |
三、弱酸/弱碱的pH计算
对于弱酸（如CH₃COOH）或弱碱（如NH₃），需考虑解离度，通常使用电离常数（Ka或Kb）进行计算：
- 弱酸：
$$ \text{pH} = \frac{1}{2}(\text{p}K_a - \log C) $$
其中，C为弱酸的初始浓度，pKa = -log(Ka)
- 弱碱：
$$ \text{pH} = 14 - \frac{1}{2}(\text{p}K_b - \log C) $$
四、缓冲溶液的pH计算
缓冲溶液由弱酸及其共轭碱（或弱碱及其共轭酸）组成，其pH可通过Henderson-Hasselbalch方程计算：
$$ \text{pH} = \text{p}K_a + \log\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\right) $$
其中，[A⁻]为共轭碱浓度，[HA]为弱酸浓度。
五、pH计测量原理简介
pH计通过测量电极之间的电势差来确定溶液的pH值，其核心原理基于能斯特方程：
$$ E = E^0 + \frac{RT}{nF}\ln\left(\frac{[\text{H}^+]}{[\text{H}^+]_{\text{ref}}}\right) $$
在实际应用中，pH计通常直接显示pH数值，无需手动计算。
总结
pH计算是理解溶液酸碱性质的基础工具，不同类型的溶液（强酸、强碱、弱酸、弱碱、缓冲液）需要采用不同的计算方法。掌握这些公式有助于在实验、工业及日常生活中准确判断和控制溶液的酸碱性。
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