pHスケール

水溶液中のヒドロニウムイオンの濃度は、通常、負の指数で記述され、1 × ^10-14 Mまで小さくすることができます。pHスケールは、1909年に化学者のSoren Sorensonによって、さまざまな溶液の酸性度をすばやく比較するためのより便利な方法として開発されました。

溶液のpHは、そのヒドロニウムイオン濃度の負の対数です。例えば、1 × ^10-5 Mのヒドロニウム濃度の溶液のpHは5です。溶液のヒドロニウムイオン濃度が高いほど、そのpHは低くなります。

pHは対数スケールで表されるため、1単位の変化はヒドロニウムイオン濃度の10倍の増加または減少に相当します。pH 3の溶液は、pH 4の溶液の10倍、pH 5の溶液の100倍のヒドロニウムイオンを持ちます。

酸性溶液は、水酸化物イオンよりもヒドロニウムイオンの濃度が高く、pH が 7 未満であるのに対し、塩基性溶液は、水酸化物イオンよりもヒドロニウムイオンの濃度が低く、pH が 7 を超えています。

ヒドロニウムイオンと水酸化物イオンを等濃度に含む中性溶液のpHは7です。

水酸化物イオンの濃度はpOHとして表すこともできます。水酸化物イオン濃度が高いほど、そのpOH値は低くなります。

水溶液のpHまたはpOH値は0〜14の範囲です。これは、水の自己イオン化の平衡定数である _{K W} が 1 × ^10-14 に等しいためです。

方程式の両側の負の対数を取ると、pK_WがpHとpOHの合計に等しい方程式が得られます。1 × ^10-14の負の対数が14であるため、水溶液のpHとpOHの合計は常に14になります。これは、pOH値がわかっている場合、またはその逆の場合にpH値を決定するために使用できます。

例えば、pOHが10の溶液のpHは4です。