字母 pH 一半浸在燒杯裡，上方的溶液像通用指示劑一樣變色，從紅經黃、綠到藍和紫。滴定管落下一滴，液麵盪開一圈漣漪，杯底冒起氣泡，攪拌子轉動，玻璃電極的球泡亮起。角落裡的儀表顯示一個數字，下方指示劑試紙上的標記滑到同一格。
單位頁
化學與實驗室 第 1/1 頁 · 修訂 2026-09pH 值 pH
非國際單位制量 · 量：溶液的酸度，氫離子活度的無量綱對數
一個沒有單位的對數標尺
1909 年，丹麥化學家索倫·索倫森在嘉士伯啤酒廠的實驗室裡研究酶如何隨麥汁的酸度變化，每天記下諸如每公升 0.000 000 1 莫耳這樣的濃度。數零數得厭煩了，他提議不寫數字本身，只寫去掉負號的指數，於是千萬分之一變成了一個簡單的 7。從那以後，酸度就用一個後面不帶任何單位的數字來衡量。
這種寫法方便卻也容易誤導：每差一個單位就意味著十倍的變化，所以 pH 3 的溶液並不比 pH 5 的溶液酸三分之一，而是酸一百倍；兩個 pH 值既不能相加，也不能取平均。把等體積的 pH 2 和 pH 4 溶液混合，得到的不是 3 而是 2.30，因為相加的是濃度本身，對數是對總和取的。
本頁展示 pH 在滴定中的表現，為什麼 7 只在二十五攝氏度時才是中性，以及為什麼每個養魚愛好者都在測的這個量，至今仍無法在不約定「單個離子的活度」如何計算的情況下嚴格測量。
寫作小寫 p 加大寫 H，順序固定，中間不留空格：pH，而不是 PH 或 Ph，因為小寫字母表示一種運算，大寫字母表示化學元素。數字寫在符號後面，就像溫度寫在度數後面一樣：pH 7.40，後面不再寫任何單位。
pH 既不是酸的濃度，也不是酸的強度：同濃度的醋和鹽酸分別給出 pH 2.9 和 1.0，而緩衝溶液可以含有大量酸，卻顯示接近中性的數字。也不要把它和 pKa 混為一談：pKa 屬於酸本身，與倒進去多少無關，而 pH 屬於溶液。
01 · 定義
對數 · 活度 · 中性點pH 值是溶液中氫離子活度以 10 為底的對數的相反數。活度無量綱，因為它是相對於每公升一莫耳的標準濃度來計算的，所以對數本身也無量綱：pH 不用任何單位來量度，只用一個數字來表示。
在稀溶液中，活度幾乎等於濃度，這時 pH 可以直接由每公升莫耳數算出；而在濃溶液和海水中，離子彼此干擾，濃度與活度之差可達零點幾個單位。水本身也會少量電離成氫離子和氫氧根離子，25 °C 時二者活度之積為 10⁻¹⁴，二者等量的溶液稱為中性，即 pH 7。
水的離子積隨溫度迅速增大，因此中性點在沸騰時降到 6.13，在零攝氏度時升到 7.47；pH 7 的溶液在 50 °C 時已經呈弱鹼性，儘管數字沒變。
兩滴改變整杯顏色
左邊，滴定劑從滴定管滴入盛有 25 毫升溶液的燒杯，液體按當前 pH 被通用指示劑染色，角落裡的儀表顯示數字。右邊，滴定曲線逐漸延伸：已走過的部分用指示劑顏色的粗線畫出，其餘部分用細灰虛線；水平虛線是中性點 pH 7，豎直虛線是當量點，此時加入的滴定劑恰好足以中和全部酸或鹼。
pH 2 和 pH 4 混合，得不到 3
一公升 pH 2 的溶液含有百分之一莫耳的氫離子，一公升 pH 4 的溶液含有萬分之一莫耳，所以混合後兩公升中有 0.0101 莫耳，即每公升 0.00505 莫耳，也就是 pH 2.30。酸性的那份溶液幾乎完全決定了結果，酸性較弱的只貢獻了稀釋，因此幾份樣品的 pH 若在報告中簡單取平均，總會歪曲其中最酸的那一份。
02 · 換算
濃度 · 物質 · 溫度從儀表上的數字到每公升莫耳數
輸入 pH、氫離子或氫氧根離子濃度，或 pOH，本頁會算出其餘各項，把溶液與常見物質比較，並顯示在其他溫度下中性點在哪裡。各個選項卡里的溶液都是同一份，變的只是用來比較的物件。
記憶規則：pH 每差 1 個單位，濃度相差十倍；每差 0.3 個單位，相差一倍。
換算把活度視為等於濃度，這隻對稀溶液成立；在海水、血液和強酸中，活度係數修正會使結果偏移零點一到零點二。各物質的 pH 是典型值而非標準值：檸檬汁、咖啡和雨水的 pH 在不同樣品之間可相差半個單位。
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 測量儀器
試紙 · 玻璃 · 鉑 · 緩衝液用什麼捕捉氫離子
試紙上的彩虹
通用指示劑是幾種染料的混合物，每種都在自己狹窄的範圍內變色，合在一起就把從紅到紫的整個標尺都染上了顏色。把試紙浸入溶液，溶液沿紙上升，再用肉眼把顏色和印好的色卡比對；精度約為一個單位，但一秒鐘就能得到答案，也不需要任何儀器。
能感知酸的玻璃
一個特製玻璃的薄球泡表面會溶脹，氫離子與它的水化層發生交換，於是內外溶液之間產生電勢差。25 °C 時，pH 每變化一個單位，電勢差變化 59.16 毫伏；溫度升高時斜率變大，所以合格的 pH 計總會同時測量溫度。
整個電化學的零點
表面鍍有海綿狀鉑黑的鉑片在一巴的氫氣中被沖刷，片上建立起氣體與溶液中氫離子之間的平衡。這種電極笨重又嬌氣，但它的電勢直接遵循定義公式本身，全世界所有玻璃電極賴以校準的一級標準緩衝液，正是用它來定值的。
每次測量前的三個燒杯
玻璃電極會老化，零點和斜率都會漂移，所以開始工作前要用已知 pH 的緩衝液檢查儀器，通常是 25 °C 時的 4.01、7.00 和 10.01，並據此重新畫出直線。沒有經過這種校準的儀器雖然顯示兩位小數，但第二位小數只在電極被移入陌生溶液之前才可信。
05 · 書寫規則
符號在數字前 · 無單位 · 註明溫度數字在符號後，沒有單位
pH 這個符號要放在數字前面，像標尺的名稱，而不是像單位那樣放在後面；精確數值旁邊還要註明測得時的溫度。
右欄第一行把符號寫在數字後面，彷彿 pH 是單位；第二行寫成大寫 P，而它在化學裡沒有意義；第三行給指數配上了每公升莫耳數，可莫耳只存在於濃度之中。第四行把對數換算成百分比，於是下降 0.3 看起來不多，其實氫離子已減少一半；第五行添上了並不存在的「單位」；第六行在本該對濃度取平均的地方對對數取了平均。
06 · 相鄰單位
濃度 · 對數 · 物質的量pH 的對數之下是以每公升莫耳計的濃度，對數本身又使它和分貝成為親戚，分貝同樣把幾十個數量級壓縮排一段短標尺；而莫耳是 pH 與國際單位制唯一的聯絡。
正是取對數的那個濃度，也是計算倒入了多少酸時所用的濃度。
同樣是無量綱的對數，只不過取的是功率之比，並乘以十。
物質的量，pH 透過它與國際單位制相聯絡。
07 · 歷史部分
檔案 · 從啤酒廠到 IUPAC零是怎樣變成標尺的
{title}
{text}
一頁紙裝不下的四級臺階
柱高表示 pH 1、2、3、4 時的氫離子濃度，用的是普通的線性標尺而非對數標尺。每根柱子都比前一根矮十倍，第四根已經幾乎看不見；邊框依次掠過它們。
索倫森選擇對數並不是為了好看，而是因為不這樣做，他處理的那些量在任何紙上都放不下：從 pH 1 到 pH 7 的七級臺階會把線性標尺拉長一千萬倍。
不靠約定就無法測量的量
定義說的是單個氫離子的活度，但熱力學只能測量帶相反電荷離子的活度之積，因為溶液總是電中性的，無法從中單獨取出一個離子。所以嚴格按定義，沒有任何儀器能測 pH；能測到的只是氫離子與氯離子一同參與的某個量。
這道缺口靠約定來彌補：按照貝茨—古根海姆約定，用溶液理論中的一個簡單公式計算氯離子的活度係數，然後由帶氫電極和銀—氯化銀電極、無液接界的哈恩德電池給出幾種參比緩衝液的一級 pH 值。地球上其他所有測量都透過一條校準鏈溯源到這些緩衝液。
因此，每個 pH 數值裡除了測量本身，還包含一項約定；兩個實驗室能在百分之一個單位內一致，並不是因為它們測到了同樣的自然，而是因為它們採用了同樣的約定，並用同樣的緩衝液做了校準。