氫離子濃度指數

氫離子濃度指數（hydrogen ion concentration）是指溶液中氫離子的總數和總物質的量的比。一般稱為“pH”，而不是“pH值”。

氫離子活度指數的測定，定性方法可通過使用pH指示劑、pH試紙測定，而定量的pH測量需要採用pH計來進行測定。

基本介紹

• 中文名：氫離子濃度指數
• 外文名：Hydrogen ion concentration
• 提出人：Soren Peter Lauritz Sorensen
• 提出時間：1909年

來源

氫離子濃度指數（hydrogen ion concentration），一般稱為“pH”，是1909年由丹麥生物化學家Soren Peter Lauritz Sorensen提出。p來自德語Potenz，意思是濃度、力量，H（hydrogenion）代表氫離子。

計算

為了便於理解和說明pH，首先闡述一下水的電離和水的離子積常數。

水的電離：水是一種極弱的電解質，可以發生微弱的電離，其電離方程式為：2H₂O≒H₃O⁺ + OH^-，簡寫為H₂O≒H⁺ + OH^-，是一個吸熱過程。水的電離受溫度影響，加酸加鹼都能抑制水的電離。水的電離是水分子與水分子之間的相互作用而引起的，因此極難發生。實驗測得，25℃時1L純水中只有1×10^-7mol的水分子發生電離。由水分子電離出的H⁺和OH^-數目在任何情況下總相等。25℃時，純水中[H⁺]=[OH^-]=1×10^-7mol/L。

水的電離

水的離子積常數：[H⁺]·[OH^-]=K_W，其中K_W稱作水的離子積常數，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的量濃度。K_W只隨溫度變化而變化，是溫度常數。如25℃，[H⁺]=[OH^-]=1×10^-7mol/L，K_W=1×10^-14；100℃時，[H⁺]=[OH^-]=1×10^-6mol/L，K_W=1×10^-12。

溶液酸性、中性或鹼性的判斷依據是：[H⁺]和[OH^-]的濃度的相對大小．在任意溫度時溶液[H⁺]>[OH^-]時呈酸性，[H⁺]=[OH^-]時呈中性，[H⁺]<[OH^-]時呈鹼性．但當溶液中[H⁺]、[OH^-]較小時，直接用[H⁺]、[OH^-]的大小關係表示溶液酸鹼性強弱就顯得很不方便．為了免於用氫離子濃度負冪指數進行計算的繁瑣，數學上定義pH為氫離子濃度的常用對數負值，即：pH=-lg[].在pH的計算中[H⁺]指的是溶液中氫離子的物質的量濃度，單位為mol/L，在稀溶液中，氫離子活度約等於氫離子的濃度，可以用氫離子濃度來進行近似計算。

pH測定

有很多方法來測定溶液的pH：

1.使用pH指示劑。在待測溶液中加入pH指示劑，不同的指示劑根據不同的pH值會變化顏色，根據指示劑的研究就可以確定pH的範圍。滴定時，可以作精確的pH標準。

2.使用pH試紙。pH試紙有廣泛試紙和精密試紙，用玻璃棒蘸一點待測溶液到試紙上，然後根據試紙的顏色變化對照標準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計可以精確到小數點後兩位。

套用

準確表示溶液的pH

在標準溫度（25℃）和壓力下，pH=7的水溶液（如：純水）為中性，這是因為水在標準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）始終是1×10^-14，且兩種離子的濃度都1×10^-7mol/L。pH值小說明H⁺的濃度大於OH^-的濃度，故溶液酸性強，而pH值增大則說明H⁺的濃度小於OH^-的濃度，故溶液鹼性強。所以pH值愈小，溶液的酸性愈強；pH愈大，溶液的鹼性也就愈強。

通常pH值是一個介於0和14之間的數（濃硫酸pH約為-2），在25℃的溫度下，當pH<7的時候，溶液呈酸性，當pH>7的時候，溶液呈鹼性，當pH=7的時候，溶液呈中性.但在非水溶液或非標準溫度和壓力的條件下，pH=7可能並不代表溶液呈中性，這需要通過計算該溶劑在這種條件下的電離常數來決定pH為中性的值。

生活中的pH值

pH值1到2之間的是洗廁靈

pH值2到3之間的是檸檬，醋

pH值3是蘋果

pH值3到4是橘子

pH值4到5是醬油

pH值6是西瓜，胡蘿蔔

pH值6到7之間的是牛奶

pH值7到8之間是雞蛋清

pH值8到9之間是牙膏

pH值10是肥皂

pH值11是草木灰水

pH值12到13之間是廚房的清潔劑

pH值是水溶液最重要的理化參數之一。凡涉及水溶液的自然現象。化學變化以及生產過程都與pH值有關，因此，在工業、農業、醫學、環保和科研領域都需要測量pH值。