pH值
pH,亦稱pH值、氫離子濃度指數、酸值、酸鹼值[1]、「⿰离巠」(離氫切、注音:ㄌㄧㄥˊ、拼音:líng)標值[2],是溶液中氫離子活度的一種標度,也是衡量溶液酸鹼程度的最普遍標準。概念在1909年由丹麥生物化學家瑟倫·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代表德語「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只是索倫森隨意選定的符號,因為他也用了q。現今的化學界把p加在無量綱量前面表示該量的負對數。
定義 編輯
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 | |
茶 | 5.70 | |
牛奶 | 6.50 | |
蒸餾水,氯化鈉溶液 | 7.00 | 中性 |
人血 | 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 | |
家用通渠劑 | 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,Kw)始終是1×10⁻¹⁴,且兩種離子的濃度都是1×10⁻⁷M。pH小於7即H⁺濃度大於OH⁻濃度,溶液酸性強,而pH大於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℃)的離子積常數為5.5×10⁻¹³,pH約6.13,此時為中性溶液。現實的溶液不是理想溶液,僅用H⁺濃度不可準確測量,也無法準確計到溶液的pH,故應採H⁺活度,即
- pH=-log
這樣從理論上講只要知道氫離子的活度a(H⁺)就可以得到溶液的準確pH。[3]
於是pH有了操作定義:[4]測量以下伽伏尼電池的電動勢E未知:
- 參比電極|濃氯化鉀溶液‖要測的溶液|H₂|鉑(電極)
將未知pH的溶液換成已知pH的溶液,同樣測量電池的電動勢E已知,則
- pH(未知)=pH(已知)+
F為法拉第常數, 為摩爾氣體常數, 為熱力學溫度。測定未知溶液與標準溶液的電動勢就可計出未知溶液的pH。IUPAC為此規定了一些標準溶液的pH。[5]
測量 編輯
溶液pH有很多方法來測量:
pOH 編輯
pOH(氫氧根離子濃度指數)是和pH相對應、表示溶液中氫氧根離子活度的概念,
- pOH=-log[OH⁻]
在298K(25℃),水的離子積Kw=[H⁺][OH⁻]=10⁻¹⁴,log Kw=log[H⁺]+log[OH⁻],pOH=14-pH,pH和pOH之和為14。
用途 編輯
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定義得知pH是衡量溶液酸鹼的尺度,很多領域都要知溶液pH從而控制溶液酸鹼:
參見 編輯
參考 編輯
- ^ 高立出版集團 -- 普通化學實驗(彩色版). [2010-11-07]. (原始內容存檔於2016-03-04).
- ^ 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"
- ^ http://www.xieshil.com/post/48714.htm (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) pH的操作定義
- ^ 中華人民共和國國家標準 物理化學和分子物理學的量和單位 GB3102.8-1993 附錄C
- ^ 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 編輯
外部鏈接 編輯
維基共享資源上的相關多媒體資源:PH值 |