第一節 \(\rm{pH}\) 標度
\(\rm{pH}\) 標度的定義

稀酸的性質取決於溶液中氫離子的濃度:氫離子濃度不同時,溶液的酸度也不同。但是,當溶液中氫離子濃度很低時,直接使用氫離子濃度,來表示就會複雜不便。\(1909\) 年,丹麥生物化學家提出了 \(\rm{pH}\) 標度 的概念,用以簡便地記錄和比較溶液的酸度。右表展示了氫離子濃度與溶液 \(\rm{pH}\) 值的關係,可以看出:

  • 溶液的 \(\rm{pH}\) 值等於該溶液中氫離子摩爾濃度的對數的負值。 \[\text{pH}\ \text{=}\ -{{\log }_{10}}\left[ {{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right) \right]\]
  • 若已知溶液的 \(\rm{pH}\) 值,亦可以計算溶液中氫離子的摩爾濃度。 \[\left[ {{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right) \right]\ =\ {{10}^{-\text{pH}}}\]
氫離子濃度 \(\left( \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}} \right)\) \(\rm{pH}\) 值 氫離子濃度 \(\left( \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}} \right)\) \(\rm{pH}\) 值
\({{10}^{0}}\) \(0\) \({{10}^{-7}}\) \(7\)
\({{10}^{-1}}\) \(1\) \({{10}^{-8}}\) \(8\)
\({{10}^{-2}}\) \(2\) \({{10}^{-9}}\) \(9\)
\({{10}^{-3}}\) \(3\) \({{10}^{-10}}\) \(10\)
\({{10}^{-4}}\) \(4\) \({{10}^{-11}}\) \(11\)
\({{10}^{-5}}\) \(5\) \({{10}^{-12}}\) \(12\)
\({{10}^{-6}}\) \(6\) \({{10}^{-13}}\) \(13\)
\({{10}^{-7}}\) \(7\) \({{10}^{-14}}\) \(14\)
\(\rm{pH}\) 值的計算

根據 \(\rm{pH}\) 值的定義,計算右表中不同溶液的 \(\rm{pH}\) 值或氫離子的摩爾濃度,並將結果填寫在空格處。(答案保留至小數點後兩位。氫離子濃度以科學計數法表示,例如:若答案為 \(0.00210\) 則表示為 2.10*10^-3。)

溶液 \(\rm{pH}\) 值 氫離子摩爾濃度 \(\left( \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}} \right)\)
牛奶 \(6.40\)
硫酸 \(0.05\)
氫氯酸 \(0.05\)
橙汁 \(3.50\)
通渠劑 \(12.0\)

常見物質的 \({\rm{pH}}\) 值

生活中很多物質都具有不同的酸鹼性,以達至生活中使用的目的。

  • 常見的酸性物質:食醋(\(1.0\));檸檬(\(2.0\));可樂(\(3.0\));橙(\(3.5\));牛奶(\(6.4\))
  • 常見的鹼性物質:玻璃清潔劑(\(8.5\));洗潔精(\(11.0\));通渠劑(\(12.0\));廚房強力清潔劑(\(13.5\))
常見物質的 \(\rm{pH}\) 值