pH

pH，亦称pH值、氢离子浓度指数、酸碱值、（音ㄌㄧㄥˊ）标值，是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。这个概念是1909年由丹麦生物化学家瑟伦·索伦森提出的。“pH”中的“H”代表氢离子（H+），而“p”的来源则有几种说法。第一种称p代表德语“Potenz”，意思是力度、强度；第二种称pH代表拉丁文“pondus hydrogenii”，即“氢的量”；第三种认为p只是索伦森随意选定的符号，因为他也用了q。现今的化学界把p加在无量纲量前面表示该量的负对数。通常情况下（25℃、298K左右），当pH小于7的时候，溶液呈酸性，当pH大于7的时候，溶液呈碱性，当pH等于7的时候，溶液为中性。pH允许小于0，如盐酸（10 mol/L）的pH为−1。同样，pH也允许大于14，如氢氧化钠（10 mol/L）的pH为15。pH的计算公式如下：其中指的是溶液中氢离子的活度（有时也被写为，水合氢离子活度），单位为摩尔／升，在稀溶液中，氢离子活度约等于氢离子的浓度，可以用氢离子浓度来进行近似计算。在25°C下，pH=7的水溶液（如：纯水）为中性，这是因为水在25°C下自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积（水的离子积常数）始终是1×10−14，且两种离子的浓度都是1×10−7mol/L。pH小于7说明H+的浓度大于OH−的浓度，故溶液酸性强，而pH大于7则说明H+的浓度小于OH−的浓度，故溶液碱性强。所以pH愈小，溶液的酸性愈强；pH愈大，溶液的碱性也就愈强。在非水溶液或25°C的条件下，pH=7可能并不代表溶液呈中性，这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K（100℃）的温度下，水的离子积常数为5.5×10−13，即pH约为6.13，此时为中性溶液。 由于实际中的溶液不是理想溶液，所以仅仅用H+浓度是不可以准确测量的，因此也无法准确计算得到溶液的pH。故而应当采用H+活度，即这样从理论上讲只要知道氢离子的活度a(H+)就可以得到溶液的准确pH。于是人们给pH下了一个操作定义。对于溶液X，测量下列伽伏尼电池的电动势Ex：将未知pH的溶液X换成已知pH的溶液S，同样测量电池的电动势Es。则式中F为法拉第常数， R {displaystyle R} 为摩尔气体常数， T {displaystyle T} 为热力学温度。 因此可以通过测定未知溶液与标准溶液的电动势就可以计算出未知溶液的pH。为此IUPAC规定了一些标准溶液的pH。有很多方法来测量溶液的pH：pOH（氢氧根离子浓度指数）是和pH相对应的表示溶液中氢氧根离子活度的概念，定义如下：当在298K（25℃）的时候，水的离子积 K w = [ H + ] [ OH − ] = 10 − 14 {displaystyle {mbox{K}}_{mbox{w}}==10^{-14}} ，因为 log ⁡ K w = log ⁡ [ H + ] + log ⁡ [ OH − ] {displaystyle log {mbox{K}}_{w}=log+log} ，所以此时pOH=14-pH，pH和pOH之和为14。由pH的定义可知，pH是衡量溶液酸碱性的尺度，在很多方面需要控制溶液的酸碱，这些地方都需要知道溶液的pH：