緩衝能計算機
緩衝液がpHの変化にどれだけ強いかを求めます。弱酸0.1 mol/Lと共役塩基0.1 mol/Lなら、緩衝能は0.11512925465 mol/(L·pH)で、その全濃度での最大値です。2つの濃度を入れるだけです。ブラウザで無料で使えます。
- 無料
- ブラウザで動作
- 登録不要
- データは端末の外に出ません
無料で実行
計算例
- 酸
- 0.1
- 共役塩基
- 0.1
- 全濃度
- 0.2
- C
- 0.2
- 酸の分率
- 0.5
- 塩基の分率
- 0.5
緩衝能計算機は、一塩基酸緩衝液の弱酸濃度と共役塩基濃度から、その混合液が pH の変化にどれだけ強く抵抗するかを示すただ一つの数値を求めます。[HA] と [A−] を一貫した任意の濃度単位で入力してください。ツールは Van Slyke の標準的な式、すなわち β が 10 の自然対数に二つの濃度の積を掛けてその和で割った値に等しいという形で β を返し、さらに全濃度、モル分率、その全濃度に対する等モル最大値 β_max、段階的な代入過程、簡単なバランスのラベルも表示します。宿題の確認、実験の準備、滴定の計画、コーディング課題の期待値は、どれも表計算ソフトを開かずに同じ決定論的な β を必要とします。
一塩基性の HA / A− 対における緩衝能の意味
ギリシャ文字のベータで表されることが多い緩衝能は、緩衝液の pH を 1 単位変化させるために、どれだけの強酸または強塩基を加えなければならないかを定量化します。希薄な水溶液の通常の近似のもとで、水の自己イオン化項を無視した場合、共役塩基 A− と平衡にある一塩基性の弱酸 HA について、組成に依存する緩衝能は単純な閉じた形にまとまります。
すなわち、ベータは 10 の自然対数に二つの形態濃度の積を掛け、その和で割った値に等しくなります。10 の自然対数は約 2.302585 であり、多くの教科書が同じ比の前に 2.303 という係数を書くのはこのためです。
和 C、つまり [HA] たす [A−] は緩衝対の全分析濃度であり、ゼロ除算では緩衝能が定義できなくなるため、厳密に正でなければなりません。一方の形態しか存在しない場合、分子の積は消えて緩衝能はゼロになります。その混合液は pH への両方向の攻撃を中和できません。
pKa から pH を解いたり、完全な化学種分布モデルを積分したり、極端に希薄な系や極端な pH の系で重要になる遊離の水素イオンや水酸化物イオンの寄与を加えたりはしません。この切り分けにより SEO の意図が明確に保たれ、酸と塩の濃度から緩衝能計算機を探している人は、手計算で検算できる透明な算術の答えを得られます。
実用的なヒント、制限、関連する検索
積や商がソルバーに拒否されるような非有限の緩衝能にオーバーフローしないよう、両方の濃度を非負かつ公開された絶対範囲内に保ってください。クライアントを制御できる場合は、事前に整形された文字列ではなく数値を送ることをお勧めします。文字列の数値は、厳密な有限の数値パターンに一致する場合にのみ受け付けられます。
浮動小数点のノイズによるゼロに近い合計は全濃度ゼロとして拒否されるため、空の緩衝液が有限の緩衝能として報告されることはありません。教育では例を組み合わせてください。等モルの 0.1 モルの酸と塩基は、C が 0.2 のときの最大ベータを与えます。
10 対 1 の不均衡は同じ全濃度で緩衝能を低下させます。共役塩基ゼロの純粋な酸は緩衝能ゼロを与えつつ、ゼロでない全濃度を受け入れます。Henderson–Hasselbalch の pH ツールでも、共役比のソルバーでも、完全な水溶液化学種分布パッケージでもありません。
すでに [HA] と [A−] を持っていてベータだけが必要な場合はこの機能を選んでください。pKa と比から緩衝液の pH が必要な場合は、関連する Henderson–Hasselbalch 計算機を使ってください。
活用例
Van Slyke 式の緩衝能で宿題を確認
学生は教科書の緩衝液問題から [HA] と [A−] を入力し、手計算の β、全濃度 C、等モルの β_max を決定論的な結果と比較してから提出します。
実験室の緩衝液調製と組成のスクリーニング
全濃度を固定して酸と塩の相対量を選び、ストック溶液を混合する前に、予測される緩衝能で候補レシピを順位付けします。
学生の緩衝液ソルバー向け単体テスト
既知の正しい平衡・不平衡の緩衝能ケースに加え、意図的な全濃度ゼロの拒否を、コーディング課題の期待値として生成します。
よくある質問
この緩衝能計算機はどの式を使いますか?
β = ln(10) × ([HA] × [A−]) / ([HA] + [A−]) です。水の自己イオン化を無視した一般的な一塩基酸の形です。教科書では係数を 2.303 と書くことがよくあります。
全濃度がゼロの場合はどうなりますか?
[HA] + [A−] = 0 のとき、緩衝能は定義されません。
pKa や pH は必要ですか?
いいえ。 この組成式は [HA] と [A−] のみに依存します。pKa と比から緩衝液の pH が必要な場合は、Henderson–Hasselbalch 計算機を使ってください。
この緩衝能計算機は無料ですか?
ブラウザのツールは無料でローカルに実行されます。失敗したタスクに課金されることはありません。
酸と塩基をどんな割合で混ぜると緩衝能が最大になりますか？
同じ濃度にしたときです。全濃度が同じなら、2つの形が等モルのときに緩衝能が最大になり、全濃度の約0.576倍です。そのためバランスの取れた緩衝液が最もよく働きます。
関連ツール
開発者向け — APIアクセス
このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。
エンドポイント
Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。
お使いのスタックから呼び出す
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/buffer-capacity \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"acid":0.1,"conjugate_base":0.1}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/buffer-capacity", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"acid": 0.1,
"conjugate_base": 0.1
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/buffer-capacity",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"acid": 0.1,
"conjugate_base": 0.1
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/buffer-capacity", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"acid":0.1,"conjugate_base":0.1}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"acid":0.1,"conjugate_base":0.1}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/buffer-capacity", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)リクエスト例
{
"acid": 0.1,
"conjugate_base": 0.1
}レスポンス例
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.buffer_capacity",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。
料金
単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。
制限
max_abs | 1000000000000 |
エラー
| HTTP | コード | 意味 |
|---|---|---|
401 | unauthorized | APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。 |
402 | insufficient_balance | 残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。 |
404 | unknown_type | 指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。 |
429 | rate_limited | リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。 |
技術的な注記
全濃度がゼロの場合、緩衝能は定義されないため、API はゼロをでっち上げる代わりに明確な invalid_input エラーを返します。処理は純粋な算術であり、ネットワークも乱数シードも時計への依存もないため、無料のブラウザランナーと前払いの API は、呼び出すたびに固定の小数丸めの後で同じ JSON を返します。
一塩基性の HA / A− 対における緩衝能の意味
緩衝能は、与えられた全濃度 C に対して二つの形態が等モルのときに最大となり、おなじみの最大値 beta_max が ln(10) かける C 割る 4、すなわちおよそ 0.576 かける C として復元されます。この計算機はこの組成式だけに焦点を当てています。
API の呼び出し方と返ってくる内容
両方とも非負でなければならず、各絶対値は公開されている 1 兆の上限内に収まる必要があります。両者の和、すなわち緩衝液の全濃度は、厳密にゼロより大きくなければなりません。絶対値の和が 1 かける 10 のマイナス 15 乗以下の値は全濃度ゼロとして扱われ、拒否されます。二つの必須の有限数を含む JSON ボディを送信します。acid(別名 HA、acid_concentration、ha、weak_acid)と conjugate_base(別名 A_minus、base、base_concentration、a_minus、salt)です。これにより、Worker とブラウザの IEEE 倍精度で中間の積が有限に保たれます。成功すると、レスポンスは丸められた acid と conjugate_base をエコーし、total_concentration と C に同じ丸められた和を、fraction_acid と fraction_base に各形態のモル分率を、buffer_capacity とそのミラーである beta と capacity に丸められたベータ値を、beta_max にその全濃度 C における等モル最大値を、ln10 に積で使用した 10 の自然対数の丸め値を、formula に「ベータは 10 の ln かける積割る和」という文字列を、balance に balanced、acid_rich、base_rich、single_form のいずれかを、unit_concentration にリットルあたりのモル、unit_capacity に pH 単位あたりのリットルあたりのモルを、message に短い英語の要約を、steps に代入行の順序付き配列を設定します。フィールドの欠落、非有限数、負の濃度、絶対上限を超える値、全濃度ゼロなどの検証失敗は invalid_input を返し、課金されることはありません。料金は成功したリクエストごとに $0.002 の定額で、単位項目と限界単価ゼロです。
実用的なヒント、制限、関連する検索
そして酸ゼロ・共役塩基ゼロは、契約が要求する厳格な invalid_input の経路を示します。このページは、緩衝能計算機、Van Slyke のベータ、酸と共役塩基の緩衝能をオンラインで探している人を対象としています。invalid_input を返す失敗したタスクは前払い残高を消費しないため、学習者が意図的に両方の濃度をゼロに設定しても、探索的なスクリプトのコストは低く抑えられます。往復の確認は簡単です。 10 の自然対数に二つの濃度の積を掛けてその和で割った値を手計算でやり直し、同じ 12 桁の小数丸めの範囲内で公開された buffer_capacity と一致することを確認し、beta_max が公開された全濃度に対して 10 の ln かける C 割る 4 に等しいことを確認してください。
技術的な質問
片方の濃度をゼロにできますか?
はい。全濃度がゼロでない純粋な酸または純粋な共役塩基の溶液は β = 0(single_form)になります。拒否されるのは全濃度がゼロの場合だけです。