Skala pH

Stężenie jonów hydroniowych w roztworze wodnym jest zwykle zapisywane za pomocą ujemnych wykładników i może wynosić nawet 1 × 10⁻¹⁴ M. Skala pH została opracowana przez chemika Sorena Sorensona w 1909 roku jako wygodniejszy sposób szybkiego porównywania kwasowości różnych roztworów.

pH roztworu jest ujemnym logarytmem stężenia jonów hydroniowych. Na przykład roztwór o stężeniu hydroniowym 1 × 10⁻⁵ M ma pH 5. Im większe stężenie jonów hydroniowych w roztworze, tym niższe jest jego pH.

Ponieważ pH jest wyrażane w skali logarytmicznej, zmiana o jedną jednostkę odpowiada 10-krotnemu wzrostowi lub spadkowi stężenia jonów hydroniowych. Roztwór o pH 3 będzie miał dziesięć razy więcej jonów hydroniowych niż roztwór o pH 4 i sto razy więcej niż roztwór o pH 5.

Roztwór kwaśny ma wyższe stężenie jonów hydroniowych niż jonów wodorotlenkowych i pH mniejsze niż 7, podczas gdy roztwór zasadowy ma niższe stężenie jonów hydroniowych niż jony wodorotlenkowe i pH większe niż 7.

Obojętny roztwór o równym stężeniu jonów hydroniowych i wodorotlenkowych ma pH 7.

Stężenie jonów wodorotlenkowych można również wyrazić jako pOH. pOH jest ujemnym logarytmem stężenia jonów wodorotlenkowych. Im wyższe stężenie jonów wodorotlenkowych, tym niższa jest jego wartość pOH.

Wartość pH lub pOH roztworu wodnego mieści się w zakresie od 0 do 14. Dzieje się tak, ponieważ K_W, stała równowagi dla autojonizacji wody, jest równa 1 × 10⁻¹⁴.

Wzięcie ujemnego logarytmu obu stron równania daje równanie, w którym pK_W jest równe sumie pH i pOH. Ponieważ logarytm ujemny 1 × 10⁻¹⁴ wynosi 14, suma pH i pOH roztworu wodnego zawsze będzie wynosić 14. Można to wykorzystać do określenia wartości pH, gdy znana jest wartość pOH i odwrotnie.

Na przykład roztwór o pH 10 ma pH 4.