氫離子濃度指數(shù)（英語hydrogen ion concentration；法語potentiel d'hydrogène）是指溶液中氫離子的總數(shù)和總物質(zhì)的量的比。它的數(shù)值俗稱“pH（英式發(fā)音：[p?i:????t?]，法式發(fā)音[p?a?]，由于pH是法語簡寫，所以建議讀作法式發(fā)音）值”。表示溶液酸性或堿性程度的數(shù)值，即所含氫離子濃度的常用對數(shù)的負(fù)值。

 

為了便于理解和說明pH，首先闡述一下水的電離和水的離子積常數(shù)。

水的電離：水是一種極弱的電解質(zhì)，可以發(fā)生微弱的電離，其電離方程式為：H2O+H2O≒H3O+ + OH-，簡寫為H2O≒H+ + OH-，是一個吸熱過程。水的電離受溫度影響，加酸加堿都能抑制水的電離。水的電離是水分子與水分子之間的相互作用而引起的，因此極難發(fā)生。實驗測得，25℃時1L純水中只有1×10-7mol的水分子發(fā)生電離。由水分子電離出的H+和OH-數(shù)目在任何情況下總相等。25℃時，純水中[H+]=[OH-]=1×10-7mol/L。

水的離子積常數(shù)：[H+]·[OH-]=KW，其中KW稱作水的離子積常數(shù)，簡稱水的離子積；[H+]和[OH-]是分別是指整個溶液中氫離子和氫氧根離子的總物質(zhì)的量濃度。KW只隨溫度變化而變化，是溫度常數(shù)。如25℃，[H+]=[OH-]=1×10-7mol/L，KW=1×10-14；100℃時，[H+]=[OH-]=1×10-6mol/L，KW=1×10-12。

 

水的pH值

pH值是水溶液最重要的理化參數(shù)之一。凡涉及水溶液的自然現(xiàn)

pH和溶液的酸堿性

pH和溶液的酸堿性

象?；瘜W(xué)變化以及生產(chǎn)過程都與pH值有關(guān)，因此，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保和科研領(lǐng)域都需要測量pH值。

水的pH值是表示水中氫離子活度的負(fù)對數(shù)值，表示為：

pH=-lg[H+]

pH試紙

pH試紙

pH值有時也稱氫離子指數(shù)，由于氫離子活度的數(shù)值往往很小，在應(yīng)用上很不方便，所以就用pH值這一概念來作為水溶液酸性、堿性的判斷指標(biāo)。而且，氫離子活度的負(fù)對數(shù)值能夠表示出酸性、堿性的變化幅度的數(shù)量級的大小，這樣應(yīng)用起來就十分方便，并由此得到（在25℃下）：

中性水溶液，pH=7

酸性水溶液，pH<7，pH值越小，表示酸性越強(qiáng)；

堿性水溶液，pH>7，pH值越大，表示堿性越強(qiáng)。

 

溶液pH含義

溶液酸性、中性或堿性的判斷依據(jù)是：[H+]和[OH-]的濃度的相對大?。谌我鉁囟葧r溶液[H+]>[OH-]時呈酸性，[H+]=[OH-]時呈中性，[H+]<[OH-]時呈堿性．但當(dāng)溶液中[H+]、[OH-]較小時，直接用[H+]、[OH-]的大小關(guān)系表示溶液酸堿性強(qiáng)弱就顯得很不方便．為了免于用氫離子濃度負(fù)冪指數(shù)進(jìn)行計算的繁瑣，丹麥生物化學(xué)家澤倫森（Soernsen）在1909年建議將此不便使用的數(shù)值用對數(shù)代替，并定義為"pH"。數(shù)學(xué)上定義pH為氫離子濃度的常用對數(shù)負(fù)值，即：pH=-lg[H+].

在標(biāo)準(zhǔn)溫度（25℃）和壓力下，pH=7的水溶液（如：純水）為中性，這是因為水在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下自然電離出的氫離子和氫氧根離子濃度的乘積（水的離子積常數(shù)）始終是1×10-14，且兩種離子的濃度都是1×10-7mol/L。pH值小說明H+的濃度大于OH-的濃度，故溶液酸性強(qiáng)，而pH值增大則說明H+的濃度小于OH-的濃度，故溶液堿性強(qiáng)。所以pH值愈小，溶液的酸性愈強(qiáng)；pH愈大，溶液的堿性也就愈強(qiáng)。

通常pH值是一個介于0和14之間的數(shù)，當(dāng)pH<7的時候，溶液呈酸性，當(dāng)pH>7的時候，溶液呈堿性，當(dāng)pH=7的時候，溶液呈中性.但在非水溶液或非標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力的條件下，pH=7可能并不代表溶液呈中性，這需要通過計算該溶劑在這種條件下的電離常數(shù)來決定pH為中性的值。如373K（100℃）的溫度下，pH=6為中性溶液。

pH計算

 

在pH的計算中[H+]指的是溶液中氫離子的物質(zhì)的量濃度（有時也被寫為[H3O+]，水合氫離子的物質(zhì)的量濃度），單位為mol/L（摩爾/升），在稀溶液中，氫離子活度約等于氫離子的濃度，可以用氫離子濃度來進(jìn)行近似計算。

 

 

pH測定

 

有很多方法來測定溶液的pH值：　1.使用pH指示劑。在待測溶液中加入pH指示劑，不同的指示劑根據(jù)不同的pH值會變化顏色，根據(jù)指示劑的研究就可以確定pH的范圍。滴定時，可以作精確的pH標(biāo)準(zhǔn)。

2.使用pH試紙。pH試紙有廣泛試紙和精密試紙，用玻璃棒蘸一點(diǎn)待測溶液到試紙上，然后根據(jù)試紙的顏色變化對照標(biāo)準(zhǔn)比色卡可以得到溶液的pH。pH試紙不能夠顯示出油份的pH值，因為pH試紙以氫離子來量度待測溶液的pH值，但油中沒含有氫離子，因此pH試紙不能夠顯示出油份的pH值。

3.使用pH計。pH計是一種測定溶液pH值的儀器，它通過pH選擇電極（如玻璃電極）來測定出溶液的pH。pH計可以精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。

此外還有許多其他更為先進(jìn)更為精確的pH值測算方法和手段。

常見的PH計

常見的PH計 (4張)

節(jié)選自《水質(zhì) PH值的測定 玻璃電極法》

1 適用范圍

1.1 本法適用于飲用水、地面水及工業(yè)廢水pH值的測定。

1.2 水的顏色、濁度、膠體物質(zhì)、氧化劑、還原劑及高含鹽量均不干擾測定；但在pH<1的強(qiáng)酸性溶液中，會有所謂"酸誤差"，可按酸度測定；在pH>10的堿性溶液中，因有大量鈉離子存在，產(chǎn)生誤差，使讀數(shù)偏低，通常稱為"鈉差"。消除"鈉差"的方法，除了使用特制的"低鈉差"電極外，還可似選用與被測溶液的pH值相近似的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對儀器進(jìn)行校正。

溫度影響電極的電位和水的電離平衡。須注意調(diào)節(jié)儀器的補(bǔ)償裝置與溶液的溫度一致，并使被測樣品與校正儀器用的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液溫度誤差在±1℃之內(nèi)。

2 定義

pH是從操作上定義的。對于溶液x，測出伽伐尼電池參比電極1KC1濃溶液H溶液×|H2|pt的電動勢EX。將未知pH（X）的溶液X換成標(biāo)準(zhǔn)pH溶液S，同樣測出電池的電動勢ES，則 

3 原理

pH值由測量電池的電動勢而得。該電池通常由飽和甘汞電極為參比電極，玻璃電極為指示電極所組成。在25℃，溶液中每變化1個pH單位，電位差改變?yōu)?9.16毫伏，據(jù)此在儀器上直接以pH的讀數(shù)表示。溫度差異在儀器上有補(bǔ)償裝置。