अक्षर pH एक बीकर में आधे पानी में डूबे खड़े हैं, और उनके ऊपर का विलयन सार्वत्रिक सूचक की तरह रंग बदलता है, लाल से पीले और हरे होते हुए नीले और बैंगनी तक। ब्यूरेट से एक बूँद गिरती है, सतह पर एक वलय फैलता है, तली से बुलबुले उठते हैं, विलोडक घूमता है, काँच इलेक्ट्रोड का बल्ब चमकता है। कोने का उपकरण एक संख्या दिखाता है, और नीचे सूचक पट्टी पर निशान उसी खाने तक खिसक जाता है।
इकाई पत्रक
रसायन और प्रयोगशाला पत्रक 1/1 · संशोधन 2026-09pH मान pH
SI से बाहर राशि · राशि: विलयन की अम्लता, हाइड्रोजन आयनों की सक्रियता का विमाहीन लघुगणक
एक लघुगणकीय पैमाना जिसकी कोई इकाई नहीं
1909 में डेनमार्क के रसायनज्ञ सोरेन सोरेनसन कार्ल्सबर्ग शराब कारखाने की प्रयोगशाला में यह अध्ययन कर रहे थे कि एंजाइम माल्ट रस की अम्लता पर कैसे निर्भर करते हैं, और हर दिन 0.000 000 1 मोल प्रति लीटर जैसी सांद्रताएँ लिखते थे। शून्य गिनते-गिनते ऊबकर उन्होंने सुझाव दिया कि संख्या की जगह केवल उसका घातांक ऋण चिह्न हटाकर लिखा जाए, और इस तरह एक करोड़वाँ भाग एक साधारण सात बन गया। तब से अम्लता ऐसी संख्या से मापी जाती है जिसके पीछे कोई इकाई नहीं होती।
यह लिखने का तरीका सुविधाजनक है पर भ्रामक भी: एक इकाई का कदम दस गुना परिवर्तन है, इसलिए pH 3 वाला विलयन pH 5 वाले से एक-तिहाई नहीं बल्कि सौ गुना अधिक अम्लीय है, और दो pH मानों को न जोड़ा जा सकता है न उनका औसत लिया जा सकता है। pH 2 और pH 4 के विलयनों के बराबर आयतन मिलाने पर 3 नहीं बल्कि 2.30 मिलता है, क्योंकि जुड़ती हैं स्वयं सांद्रताएँ, और लघुगणक योग से लिया जाता है।
यह पृष्ठ दिखाता है कि अनुमापन में pH कैसा व्यवहार करता है, सात केवल पच्चीस डिग्री पर ही उदासीन क्यों है, और जिस राशि को हर एक्वेरियम रखने वाला मापता है उसे आज भी इस समझौते के बिना सख्ती से क्यों नहीं मापा जा सकता कि एक अकेले आयन की सक्रियता किसे माना जाए।
छोटे p और बड़े H से लिखा जाता है, हमेशा इसी क्रम में और बिना रिक्ति के: pH, न कि PH या Ph, क्योंकि छोटा अक्षर एक संक्रिया और बड़ा अक्षर एक रासायनिक तत्व दर्शाता है। संख्या चिह्न के बाद आती है, जैसे डिग्री में तापमान: pH 7.40, और उसके बाद कोई इकाई नहीं लिखी जाती।
pH न अम्ल की सांद्रता है न उसकी प्रबलता: समान सांद्रता का सिरका और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल pH 2.9 और 1.0 देते हैं, और एक बफर बहुत सारा अम्ल रखते हुए भी लगभग उदासीन संख्या दिखा सकता है। इसे pKa से भी न मिलाएँ, जो स्वयं अम्ल का गुण है और इस पर निर्भर नहीं कि कितना डाला गया, जबकि pH विलयन का गुण है।
01 · परिभाषा
लघुगणक · सक्रियता · उदासीन बिंदुpH मान विलयन में हाइड्रोजन आयनों की सक्रियता का उलटे चिह्न वाला दशमिक लघुगणक है। सक्रियता विमाहीन है क्योंकि उसे एक मोल प्रति लीटर की मानक सांद्रता के सापेक्ष लिया जाता है, इसलिए लघुगणक भी विमाहीन है: pH किसी इकाई में नहीं मापा जाता, केवल एक संख्या से व्यक्त किया जाता है।
तनु विलयनों में सक्रियता लगभग सांद्रता के बराबर होती है, और तब pH को सीधे मोल प्रति लीटर से निकाला जा सकता है, जबकि सांद्र विलयनों और समुद्री जल में आयन एक-दूसरे में बाधा डालते हैं और सांद्रता व सक्रियता का अंतर इकाई के दसवें भागों तक पहुँच जाता है। पानी स्वयं थोड़ा-सा हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्साइड आयनों में टूटता है, 25 °C पर उनकी सक्रियताओं का गुणनफल 10⁻¹⁴ है, और जिस विलयन में दोनों बराबर हों उसे उदासीन कहते हैं, यानी pH 7।
पानी का आयनिक गुणनफल तापमान के साथ तेज़ी से बढ़ता है, इसलिए उबलने पर उदासीन बिंदु 6.13 तक गिर जाता है और शून्य डिग्री पर 7.47 तक चढ़ जाता है; pH 7 वाला विलयन 50 °C पर पहले ही हल्का क्षारीय है, हालाँकि संख्या वही रही।
दो बूँदें जो बीकर का रंग बदल देती हैं
बाईं ओर ब्यूरेट से टाइट्रेंट 25 मिलीलीटर विलयन वाले बीकर में टपकता है, द्रव अपने वर्तमान pH के अनुसार सार्वत्रिक सूचक से रंगा है, और कोने का उपकरण संख्या दिखाता है। दाईं ओर अनुमापन वक्र बढ़ता है: तय किया हुआ भाग सूचक के रंग की मोटी रेखा से, बाकी पतली धूसर बिंदुदार रेखा से बना है; क्षैतिज बिंदुदार रेखा उदासीन बिंदु pH 7 है, और ऊर्ध्वाधर रेखा तुल्यता बिंदु, जहाँ ठीक उतना टाइट्रेंट डाला गया जितना पूरे अम्ल या क्षार के लिए चाहिए।
pH 2 और pH 4 मिलाएँ — तीन नहीं बनेगा
pH 2 वाले एक लीटर विलयन में मोल का सौवाँ भाग हाइड्रोजन आयन होते हैं, और pH 4 वाले एक लीटर में दस-हज़ारवाँ, इसलिए मिलाने के बाद दो लीटर में 0.0101 मोल होंगे, यानी 0.00505 प्रति लीटर, और यह pH 2.30 है। अम्लीय विलयन लगभग पूरा परिणाम तय करता है, कम अम्लीय केवल तनुकरण जोड़ता है, और इसलिए कई नमूनों का औसत pH, अगर रिपोर्ट में साधारण औसत के रूप में लिखा जाए, सबसे अम्लीय के बारे में हमेशा गलत बात कहता है।
02 · रूपांतरण
सांद्रता · पदार्थ · तापमानउपकरण की संख्या से मोल प्रति लीटर तक
pH, हाइड्रोजन या हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता या pOH डालिए, और पृष्ठ बाकी सब गणना करेगा, विलयन की तुलना जाने-पहचाने पदार्थों से करेगा और दिखाएगा कि किसी दूसरे तापमान पर उदासीन बिंदु कहाँ है। सभी टैब में विलयन एक ही है; बदलता केवल वह है जिससे तुलना होती है।
याद रखने का नियम: pH की हर इकाई सांद्रता में दस गुना परिवर्तन है, हर 0.3 इकाई दोगुना।
यह परिवर्तन सक्रियता को सांद्रता के बराबर मानता है, जो केवल तनु विलयनों के लिए सही है; समुद्री जल, रक्त और प्रबल अम्लों में सक्रियता गुणांक का संशोधन उत्तर को एक-दो दसवें भाग खिसका देता है। पदार्थों के pH मान सामान्य हैं, मानक नहीं: नींबू के रस, कॉफ़ी और बारिश में एक नमूने से दूसरे तक अंतर आधी इकाई तक होता है।
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04 · मापक यंत्र
कागज़ · काँच · प्लैटिनम · बफरहाइड्रोजन आयन को किससे पकड़ा जाता है
पट्टी पर इंद्रधनुष
सार्वत्रिक सूचक कई रंजकों का मिश्रण है, जिनमें से हर एक अपने संकरे दायरे में रंग बदलता है, इसलिए मिलकर वे लाल से बैंगनी तक पूरे पैमाने को रंग देते हैं। पट्टी को विलयन में डुबोया जाता है, विलयन कागज़ में ऊपर चढ़ता है, और रंग को आँख से छपे पैमाने से मिलाया जाता है; सटीकता लगभग एक इकाई है, पर उत्तर एक सेकंड में तैयार होता है और किसी उपकरण की ज़रूरत नहीं।
काँच जो अम्ल को महसूस करता है
विशेष काँच का एक पतला बल्ब सतह पर फूलता है, और हाइड्रोजन आयन उसकी जलयोजित परत से अदला-बदली करते हैं, जिससे भीतरी और बाहरी विलयन के बीच विभवांतर बनता है। 25 °C पर यह हर pH इकाई पर 59.16 मिलीवोल्ट बदलता है, और गर्म करने पर ढलान बढ़ती है, इसलिए एक अच्छा pH मीटर हमेशा तापमान भी मापता है।
पूरे विद्युत रसायन का शून्य
स्पंजी प्लैटिनम ब्लैक से ढकी प्लैटिनम की पट्टी को एक बार दाब पर हाइड्रोजन से धोया जाता है, और उस पर गैस और विलयन के हाइड्रोजन आयनों के बीच साम्य बनता है। ऐसा इलेक्ट्रोड असुविधाजनक और नखरेबाज़ है, पर उसका विभव बिना किसी मध्यस्थ के स्वयं परिभाषा के सूत्र का पालन करता है, और दुनिया के सभी काँच इलेक्ट्रोडों को जिन प्राथमिक बफरों से अंशांकित किया जाता है, उनका मान इसी से तय होता है।
हर माप से पहले तीन बीकर
काँच इलेक्ट्रोड पुराना होता है और उसका शून्य और ढलान खिसकते हैं, इसलिए काम से पहले उपकरण को ज्ञात pH वाले बफरों से जाँचा जाता है, आमतौर पर 25 °C पर 4.01, 7.00 और 10.01, और उन्हीं से सीधी रेखा फिर से खींची जाती है। ऐसे अंशांकन के बिना उपकरण दो दशमलव अंकों वाली संख्या दिखाता है, पर दूसरा अंक तभी तक भरोसेमंद है जब तक इलेक्ट्रोड किसी अनजान विलयन में न डाला जाए।
05 · लेखन नियम
चिह्न संख्या से पहले · बिना इकाई · तापमान सहितसंख्या चिह्न के बाद, इकाई नहीं
pH चिह्न संख्या से पहले रखा जाता है, पैमाने के नाम की तरह, न कि बाद में इकाई की तरह, और सटीक मान के साथ वह तापमान लिखा जाता है जिस पर वह प्राप्त हुआ।
दाईं ओर की पहली पंक्ति चिह्न को संख्या के बाद रखती है, मानो pH कोई इकाई हो, दूसरी बड़ा P लिखती है जिसका रसायन में कोई अर्थ नहीं, और तीसरी घातांक के साथ मोल प्रति लीटर जोड़ती है, जबकि मोल केवल सांद्रता में रहते हैं। चौथी लघुगणक को प्रतिशत में बदलती है, जिससे 0.3 की गिरावट मामूली लगती है, जबकि हाइड्रोजन आयन आधे रह गए, पाँचवीं अस्तित्वहीन «इकाइयाँ» जोड़ती है, और छठी वहाँ लघुगणकों का औसत लेती है जहाँ सांद्रताओं का औसत लेना चाहिए।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
सांद्रता · लघुगणक · पदार्थ की मात्राpH के लघुगणक के नीचे मोल प्रति लीटर में एक सांद्रता है, स्वयं लघुगणक उसे डेसिबल का संबंधी बनाता है जो इसी तरह दर्जनों क्रमों को एक छोटे पैमाने में समेटता है, और मोल ही अकेली SI इकाई है जिसके ज़रिए pH इस प्रणाली से जुड़ता है।
वही सांद्रता जिसका लघुगणक लिया जाता है, और जिसमें गिना जाता है कि कितना अम्ल डाला गया।
यह भी विमाहीन लघुगणक है, पर शक्तियों के अनुपात का और दस के गुणक के साथ।
पदार्थ की मात्रा, जिसके ज़रिए pH अंतरराष्ट्रीय इकाई प्रणाली से जुड़ता है।
07 · ऐतिहासिक भाग
अभिलेखागार · शराब कारखाने से IUPAC तकशून्य पैमाना कैसे बने
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चार सीढ़ियाँ जो एक पन्ने पर नहीं समातीं
स्तंभ की ऊँचाई pH 1, 2, 3 और 4 के लिए सामान्य, गैर-लघुगणकीय पैमाने पर हाइड्रोजन आयन सांद्रता है। हर अगला स्तंभ पिछले से दस गुना नीचा है, और चौथा मुश्किल से दिखता है; फ़्रेम बारी-बारी से उन पर से गुज़रता है।
सोरेनसन ने लघुगणक सुंदरता के लिए नहीं चुना, बल्कि इसलिए कि वरना जिन राशियों के साथ वे काम करते थे वे किसी कागज़ पर नहीं समातीं: pH 1 से pH 7 तक की सात सीढ़ियाँ एक रैखिक पैमाने को एक करोड़ गुना खींच देतीं।
एक राशि जो समझौते के बिना मापी नहीं जा सकती
परिभाषा एक अकेले हाइड्रोजन आयन की सक्रियता की बात करती है, पर ऊष्मागतिकी केवल विपरीत आवेश वाले आयनों की सक्रियताओं के गुणनफल माप सकती है, क्योंकि विलयन हमेशा विद्युत रूप से उदासीन होता है और उसमें से अकेला आयन निकाला नहीं जा सकता। इसलिए सख्ती से परिभाषा के अनुसार कोई उपकरण pH नहीं मापता; उपलब्ध केवल वह राशि है जिसमें हाइड्रोजन के साथ क्लोराइड आयन भी शामिल होता है।
यह अंतराल एक समझौते से भरा जाता है: बेट्स–गुगेनहाइम परिपाटी के अनुसार क्लोराइड आयन का सक्रियता गुणांक विलयन सिद्धांत के एक सरल सूत्र से निकाला जाता है, और फिर हाइड्रोजन और सिल्वर–सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड वाला, द्रव संधि रहित हार्नेड सेल कुछ संदर्भ बफरों के प्राथमिक pH मान देता है। पृथ्वी पर बाकी सभी माप अंशांकनों की एक श्रृंखला के ज़रिए इन्हीं बफरों पर टिके हैं।
इस तरह हर pH संख्या में स्वयं माप के अलावा एक समझौता भी बैठा है, और दो प्रयोगशालाएँ इकाई के सौवें भाग तक इसलिए सहमत नहीं होतीं कि उन्होंने एक ही प्रकृति मापी, बल्कि इसलिए कि उन्होंने एक ही परिपाटी अपनाई और एक ही बफरों से अंशांकन किया।