pH标度
pH biāo dù
pH标度用0到14的数值衡量溶液的酸碱程度，其中7为中性，低于7为酸性，高于7为碱性。
Formula
\text{pH} = -\log_{10}[\text{H}^+]
Definition
pH标度是一条数轴，通常从 $0$ 到 $14$，根据溶液中氢离子的浓度来衡量其酸碱程度：$7$ 为中性，数值越小酸性越强，数值越大碱性越强；由于这个标度是对数标度，每变化一个pH单位，就代表氢离子浓度变化十倍。严格来说，$\text{pH} = -\log_{10}[H^+]$（更准确地说是氢离子的活度）；在水中，pH通过离子积 $K_w = [H^+][OH^-] = 1.0 \times 10^{-14}$（$25^\circ\text{C}$ 下）与pOH相联系，所以 $\text{pH} + \text{pOH} = 14$；中性pH恰好为 $7$ 这一点，只在 $25^\circ\text{C}$ 时成立，因为 $K_w$ 会随温度升高而增大；这个标度实际上也没有真正的上下限，非常浓的强酸可以达到负的pH，非常浓的强碱也可以超过 $14$。
Example
纯水的pH为 $7$，柠檬汁约为 $2$，牛奶约为 $6.5$，小苏打水约为 $8$，漂白剂约为 $12.5$；所以pH为 $3$ 的溶液，其氢离子浓度是pH为 $4$ 的溶液的 $10$ 倍，是pH为 $6$ 的溶液的 $1{,}000$ 倍，这也是人体血液的pH必须严格维持在 $7.35$ 到 $7.45$ 之间的原因。$0.0050\text{ M}$ 的 $HCl$ 溶液，$\text{pH} = -\log(0.0050) = 2.30$；$0.020\text{ M}$ 的 $NaOH$ 溶液，$\text{pOH} = 1.70$，$\text{pH} = 12.30$；由醋酸和醋酸盐组成的缓冲溶液，会根据亨德森-哈塞尔巴尔赫方程 $\text{pH} = \text{p}K_a + \log([A^-]/[HA])$，把pH维持在其 $\text{p}K_a$（即 $4.76$）附近。
Key Insight
pH为 $4$ 的酸雨，并不是比pH为 $5.6$ 的洁净雨水略酸一点而已，它所含的氢离子浓度大约是后者的 $40$ 倍，足以杀死鱼类、腐蚀石灰岩雕像，因为pH数值越小，酸性总是越强，尽管这个数字看起来更小。索伦森在1909年提出pH概念，是为了简化酿造业的化学计算；对数正是这个标度的核心所在，因为氢离子浓度跨越了十四个数量级以上，普通的线性标度根本无法把胃酸和管道疏通剂放在同一条坐标轴上。