pH值

pH的計算公式是

pH＝-log[H⁺]＝log${\displaystyle {\frac {1}{\left[{\mbox{H}}^{+}\right]}}}$

[H⁺]指溶液氫離子活度（有時也寫為[H₃O⁺]，水合氫離子活度），單位摩／升或M（mol/L），稀溶液中氫離子活度約等於氫離子濃度，可用氫離子濃度來近似計算。

在25°C，pH＝7的水溶液（如純水）為中性，水在25°C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，K_w）始終是1×10⁻¹⁴，且兩種離子的濃度都是1×10⁻⁷M。pH小于7即H⁺濃度大於OH⁻濃度，溶液酸性強，而pH大于7則H⁺濃度小於OH⁻濃度，溶液鹼性強。是故pH愈小，溶液愈酸；pH愈大，溶液也就愈鹼。

如溶劑非水或溫度非25°C，中性溶液pH就可能不是7，而須計算該溶劑在這溫度的電離常數來決定中性pH的值；水在373K（100℃）的离子积常数为5.5×10⁻¹³，pH约6.13，此时為中性溶液。現实的溶液不是理想溶液，仅用H⁺浓度不可准确测量，也无法准确计到溶液的pH，故应採H⁺活度，即

pH＝-log${\displaystyle (a{H}^{+})=\log _{10}\left({\frac {1}{a{H}^{+}}}\right)}$

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。^[3]

于是pH有了操作定义：^[4]测量以下伽伏尼电池的电动势E_未知：

参比电极｜浓氯化鉀溶液‖要測的溶液｜H₂｜鉑（電極）

将未知pH的溶液换成已知pH的溶液，同样测量电池的电动势E_已知，则

pH（未知）＝pH（已知）＋${\displaystyle {\frac {(E_{\text{已知}}-E_{\text{未知}})F}{RTln(10)}}}$

F为法拉第常数，${\displaystyle R}$ 为摩尔气体常数，${\displaystyle T}$ 为热力学温度。测定未知溶液与标准溶液的电动势就可计出未知溶液的pH。IUPAC为此规定了一些标准溶液的pH。^[5]

溶液pH有很多方法来测量：

• 在待测溶液加入pH指示剂，不同指示剂根据不同的pH会变色，根据指示剂的研究就可以确定pH的范围。滴定时，可以作精确的pH标准。此外，有多种pH指示剂配制而成的pH试剂。
• 使用pH试纸，pH试纸有广泛试纸和精密试纸，用玻棒沾一点待测溶液到试纸上，然后根据试纸颜色对照比色卡也可以得到溶液的pH。上方表格就相当于比色卡。
  • pH试纸不能夠顯示出油份的pH，pH试纸以氫離子來量度待测溶液的pH，但油沒有氫離子，pH试纸不能顯示出油份的pH。
  • pH試紙及pH指示劑難以測試有顏色的溶液，因為溶液的顏色會干擾結果的顏色，所以不能使用pH試紙及pH指示劑測試有顏色的溶液。
• 使用pH计，pH计是测量溶液pH的仪器，它通过pH选择电极（如玻璃电极）来测量出溶液的pH。pH计可精确到小数点后三位。

pOH（氢氧根离子浓度指数）是和pH相对应、表示溶液中氢氧根离子活度的概念，

pOH＝－log[OH⁻]

在298K（25℃），水的离子积K_w＝[H⁺][OH⁻]＝10⁻¹⁴，log K_w＝log[H⁺]＋log[OH⁻]，pOH＝14－pH，pH和pOH之和為14。

由pH定义得知pH是衡量溶液酸碱的尺度，很多領域都要知溶液pH從而控制溶液酸碱：

• 医学：人血pH通常在7.35－7.45间，超出範圍就是病理现象。唾液pH也用于判断病情。
• 化学和化工：很多化学反应須在特定pH，否则得不到期望产物。
• 农业：茶等很多農作物有喜歡酸土或碱土的习性，控制土壤pH可使農作物更茁壯。

• 酸
• 碱
• 酸度（另一种酸碱度的标度）
• pH指示劑
• 緩衝溶液
• 酸度系数

• Online pH Calculator（页面存档备份，存于互联网档案馆）

• The pH Scale
• Chem1 Virtual Textbook, Acid-base Equilibria and Calculations（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Red Cabbage pH Indicator（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Food and Foodstuff – pH Values（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Online pH Calculator for about 100 inorganic Acids, Bases, and Salts（页面存档备份，存于互联网档案馆）