pH值
pH值，亦称氢离子浓度指数、酸碱值，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Søren Peter Lauritz Sørensen提出。p代表德语Potenz，意思是力量或浓度，H代表氢离子（H+）。有时候pH也被写为拉丁文形式的pondus hydrogenii。
通常情况下（25℃、298K左右），当pH<7的时候，溶液呈酸性，当pH>7的时候，溶液呈碱性，当pH=7的时候，溶液为中性。
pH值允许小于0，如 盐酸（10 mol/L）的pH为−1.
目录 |
定义
| 物质 | pH |
|---|---|
| 盐酸(10 mol/L) | -1.0 |
| 铅酸蓄电池的酸液 | <1.0 |
| 盐酸(1 mol/L) | 0 |
| 磷酸(1 mol/L) | 1.08 |
| 胃酸 | 2.0 |
| 柠檬汁 | 2.4 |
| 可乐 | 2.5 |
| 食醋 | 2.9 |
| 橙汁 | 3.5 |
| 苹果汁 | 4.0 |
| 啤酒 | 4.5 |
| 咖啡 | 5.0 |
| 茶 | 5.5 |
| 酸雨 | < 5.6 |
| 癌症病人的唾液 | 4.5-5.7 |
| 牛奶 | 6.5 |
| 纯水，氯化钠溶液 | 7.0 |
| 健康人的唾液 | 6.5-7.4 |
| 血液 | 7.34 - 7.45 |
| 海水 | 8.0 |
| 洗手皂 | 9.0 - 10.0 |
| 家用氨水除垢剂 | 11.5 |
| 漂白水 | 12.5 |
| 家用氢氧化钠 | 13.5 |
| 氢氧化钠(1 mol/L) | 14 |
pH值的计算公式如下：
![\mbox{pH} = -\log_{10} \left[ \mbox{H}^+ \right]= \log_{10} \frac{1}{\left[ \mbox{H}^+ \right]}](http://upload.wikimedia.org/math/a/0/3/a03ea63260426cede34350ff92ed966e.png)
其中[H+]指的是溶液中氢离子的活度（有时也被写为[H3O+]，水合氢离子活度），单位为莫耳／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。
在标准温度和压力下，pH=7的水溶液（如：纯水）为中性，这是因为水在标准温度和压力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值小于7说明H+的浓度大于OH−的浓度，故溶液酸性强，而pH值大于7则说明H+的浓度小于OH−的浓度，故溶液碱性强。所以pH值愈小，溶液的酸性愈强；pH愈大，溶液的碱性也就愈强。
在非水溶液或非标准温度和压力的条件下，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，pH=6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pH=-lg aH+=-lgγ·cH+。这样从理论上讲只要知道氢离子的活度aH+就可以得到溶液的准确pH。[1]
于是人们给pH下了一个操作定义。[2]对于溶液X，测量下列伽伏尼电池的电动势Ex：
参比电极 | KCl浓溶液 | 溶液X | H2 | Pt
将未知pH（X）的溶液X换成标准pH（S）的溶液S，同样测量电池的电动势Es。则
pH（X）=pH(S)+(Es-Ex)F/(RTln10)
式中F为法拉第常数，R为摩尔气体常数，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。[3]
测量
有很多方法来测量溶液的pH值：
- 在待测溶液中加入pH指示剂，不同的指示剂根据不同的pH值会变化颜色，根据指示剂的研究就可以确定pH值的范围。滴定时，可以作精确的pH标准。
- 使用pH试纸，pH试纸有广泛试纸和精密试纸，用玻棒蘸一点待测溶液到试纸上，然后根据试纸的颜色变化并对照比色卡也可以得到溶液的pH值。上方的表格就相当于一张比色卡。
- 使用pH计，pH计是一种测量溶液pH值的仪器，它通过pH选择电极（如玻璃电极）来测量出溶液的pH值。pH计可以精确到小数点后三位。
pOH
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：
![\mbox{pOH} = -\log_{10} \left[ \mbox{OH}^- \right]](http://upload.wikimedia.org/math/a/c/7/ac7b52a8f87104b49e536517a397e1df.png)
当在298K（25℃）的时候，水的离子积Kw = [H+][OH−]=10−14 因为log Kw = log [H+] + log [OH−]，所以此时pOH=14-pH。
应用
由pH值的定义可知，pH值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值：
- 医学上：人体血液的pH值通常在7.35-7.45之间，如果发生波动，就是病理现象。唾液的pH值也被用于判断病情。
- 化学和化工上：很多化学反应需要在特定的pH值下进行，否则得不到所期望的产物。
- 农业上：很多植物有喜酸性土壤或碱性土壤的习性，如茶的种植。控制土壤的pH值可以使种植的植物生长的更好。
参见
参考
- ^ http://www.xieshil.com/post/48714.htm pH的操作定义
- ^ 中华人民共和国国家标准 物理化学和分子物理学的量和单位 GB3102.8-1993 附录C
- ^ IUPAC, Definition of pH Scales, Standard Reference Values, Measurement of pH and Related Terminology, Pure Appl Chem, 57（1985）, 531-542
- IUPAC, Definition of pH Scales, Standard Reference Values, Measurement of pH and Related Terminology, Pure Appl Chem, 57（1985）, 531-542
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