pH值

维基百科,自由的百科全书
(重定向自酸鹼度

pH,亦称pH值氢离子浓度指数酸值酸鹼值[1]「⿰离巠」離氫切、注音:ㄌㄧㄥˊ、拼音:líng)標值[2],是溶液氢离子活度的一种标度,也是衡量溶液程度的最普遍标准。概念在1909年由丹麦生物化学家瑟倫·索倫森提出,「pH」的「H」代表氫離子(H⁺);「p」的來源則有幾種說法:第一種稱p代表德语「potenz」,意思是力度、強度;第二種稱pH代表拉丁文「pondus hydrogenii」,即「氫的量」;第三種認為p只是索倫森随意选定的符号,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(25、298.15K),溶液pH小于7时呈酸性,pH大于7时呈碱性,等于7时为中性

pH可小于0,如10M鹽酸的pH为−1;也可大于14,如10M氫氧化鈉的pH为15.00。

定義

一些常見物質的pH(取至2位小數)
物質 pH值 性質
濃硫酸(95 M) -2.05 酸性
濃硝酸(48 M) -1.65
濃鹽酸(10 M) -1.00
硝酸(1 M) -0.25
氫氯酸(1 M) 0.00
鉛酸蓄電池的酸液 1.00
稀鹽酸(0.08M) 1.15
胃酸 1.20
檸檬汁 2.00
食醋 2.25
可樂 2.50
番茄汁 3.00
橙汁 3.20
蘋果汁 3.50
啤酒 3.90
酸雨 4.50
咖啡 5.00
5.70
牛奶 6.50
蒸馏水氯化钠溶液 7.00 中性
7.30~7.50 鹼性
海水 8.00
肥皂 8.90~10.10
石灰水 11.00
家用氨水除垢劑 11.50
漂白水(次氯酸鈉) 12.50
家用通渠剂 13.50
氫氧化鈉(1 M) 14.00
氫氧化鉀(1 M) 14.50
濃氫氧化鈉溶液(25 M) 15.35

pH的計算公式是

pH=-log[H⁺]=log

[H⁺]指溶液氫離子活度(有時也寫為[H₃O⁺],水合氫離子活度),單位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)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,Kw)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

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)+

F为法拉第常数,为摩尔气体常数,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]

测量

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试纸以離子來量度待测溶液的pH,但油沒有離子,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

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Kw=[H⁺][OH⁻]=10⁻¹⁴,log Kw=log[H⁺]+log[OH⁻],pOH=14-pH,pH和pOH之和為14。

用途

生物系統中的pH
組織或物質 pH
胃酸 1
溶酶體 4.5
嗜鉻細胞顆粒 5.5
人類皮膚 5.5
尿液 6.0
37°C的純水 6.81
細胞質 7.2
腦脊液(CSF) 7.5
血液 7.34-7.45
線粒體基質 8.0
胰腺分泌物 8.1

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。
  • 化学化工:很多化学反应須在特定pH,否则得不到期望产物。
  • 农业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。

参见

参考

  1. ^ 高立出版集團 -- 普通化學實驗(彩色版). [2010-11-07]. (原始内容存档于2016-03-04). 
  2. ^ 高雄市立高雄高級中學化學科研究. 高中基礎化學(二) 第一章 常見的化學反應. : 14 (中文(臺灣)).  . "源於形聲字:氫離子"
  3. ^ http://www.xieshil.com/post/48714.htm页面存档备份,存于互联网档案馆) pH的操作定义
  4. ^ 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
  5. ^ IUPAC, Definition of pH Scales, Standard Reference Values, Measurement of pH and Related Terminology, Pure Appl Chem, 57(1985), 531-542

延伸閱讀

外部鏈接