字母 pH 一半浸在烧杯里，上方的溶液像通用指示剂一样变色，从红经黄、绿到蓝和紫。滴定管落下一滴，液面荡开一圈涟漪，杯底冒起气泡，搅拌子转动，玻璃电极的球泡亮起。角落里的仪表显示一个数字，下方指示剂试纸上的标记滑到同一格。
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化学与实验室 第 1/1 页 · 修订 2026-09pH 值 pH
非国际单位制量 · 量：溶液的酸度，氢离子活度的无量纲对数
一个没有单位的对数标尺
1909 年，丹麦化学家索伦·索伦森在嘉士伯啤酒厂的实验室里研究酶如何随麦汁的酸度变化，每天记下诸如每升 0.000 000 1 摩尔这样的浓度。数零数得厌烦了，他提议不写数字本身，只写去掉负号的指数，于是千万分之一变成了一个简单的 7。从那以后，酸度就用一个后面不带任何单位的数字来衡量。
这种写法方便却也容易误导：每差一个单位就意味着十倍的变化，所以 pH 3 的溶液并不比 pH 5 的溶液酸三分之一，而是酸一百倍；两个 pH 值既不能相加，也不能取平均。把等体积的 pH 2 和 pH 4 溶液混合，得到的不是 3 而是 2.30，因为相加的是浓度本身，对数是对总和取的。
本页展示 pH 在滴定中的表现，为什么 7 只在二十五摄氏度时才是中性，以及为什么每个养鱼爱好者都在测的这个量，至今仍无法在不约定“单个离子的活度”如何计算的情况下严格测量。
写作小写 p 加大写 H，顺序固定，中间不留空格：pH，而不是 PH 或 Ph，因为小写字母表示一种运算，大写字母表示化学元素。数字写在符号后面，就像温度写在度数后面一样：pH 7.40，后面不再写任何单位。
pH 既不是酸的浓度，也不是酸的强度：同浓度的醋和盐酸分别给出 pH 2.9 和 1.0，而缓冲溶液可以含有大量酸，却显示接近中性的数字。也不要把它和 pKa 混为一谈：pKa 属于酸本身，与倒进去多少无关，而 pH 属于溶液。
01 · 定义
对数 · 活度 · 中性点pH 值是溶液中氢离子活度以 10 为底的对数的相反数。活度无量纲，因为它是相对于每升一摩尔的标准浓度来计算的，所以对数本身也无量纲：pH 不用任何单位来量度，只用一个数字来表示。
在稀溶液中，活度几乎等于浓度，这时 pH 可以直接由每升摩尔数算出；而在浓溶液和海水中，离子彼此干扰，浓度与活度之差可达零点几个单位。水本身也会少量电离成氢离子和氢氧根离子，25 °C 时二者活度之积为 10⁻¹⁴，二者等量的溶液称为中性，即 pH 7。
水的离子积随温度迅速增大，因此中性点在沸腾时降到 6.13，在零摄氏度时升到 7.47；pH 7 的溶液在 50 °C 时已经呈弱碱性，尽管数字没变。
两滴改变整杯颜色
左边，滴定剂从滴定管滴入盛有 25 毫升溶液的烧杯，液体按当前 pH 被通用指示剂染色，角落里的仪表显示数字。右边，滴定曲线逐渐延伸：已走过的部分用指示剂颜色的粗线画出，其余部分用细灰虚线；水平虚线是中性点 pH 7，竖直虚线是当量点，此时加入的滴定剂恰好足以中和全部酸或碱。
pH 2 和 pH 4 混合，得不到 3
一升 pH 2 的溶液含有百分之一摩尔的氢离子，一升 pH 4 的溶液含有万分之一摩尔，所以混合后两升中有 0.0101 摩尔，即每升 0.00505 摩尔，也就是 pH 2.30。酸性的那份溶液几乎完全决定了结果，酸性较弱的只贡献了稀释，因此几份样品的 pH 若在报告中简单取平均，总会歪曲其中最酸的那一份。
02 · 换算
浓度 · 物质 · 温度从仪表上的数字到每升摩尔数
输入 pH、氢离子或氢氧根离子浓度，或 pOH，本页会算出其余各项，把溶液与常见物质比较，并显示在其他温度下中性点在哪里。各个选项卡里的溶液都是同一份，变的只是用来比较的对象。
记忆规则：pH 每差 1 个单位，浓度相差十倍；每差 0.3 个单位，相差一倍。
换算把活度视为等于浓度，这只对稀溶液成立；在海水、血液和强酸中，活度系数修正会使结果偏移零点一到零点二。各物质的 pH 是典型值而非标准值：柠檬汁、咖啡和雨水的 pH 在不同样品之间可相差半个单位。
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04 · 测量仪器
试纸 · 玻璃 · 铂 · 缓冲液用什么捕捉氢离子
试纸上的彩虹
通用指示剂是几种染料的混合物，每种都在自己狭窄的范围内变色，合在一起就把从红到紫的整个标尺都染上了颜色。把试纸浸入溶液，溶液沿纸上升，再用肉眼把颜色和印好的色卡比对；精度约为一个单位，但一秒钟就能得到答案，也不需要任何仪器。
能感知酸的玻璃
一个特制玻璃的薄球泡表面会溶胀，氢离子与它的水化层发生交换，于是内外溶液之间产生电势差。25 °C 时，pH 每变化一个单位，电势差变化 59.16 毫伏；温度升高时斜率变大，所以合格的 pH 计总会同时测量温度。
整个电化学的零点
表面镀有海绵状铂黑的铂片在一巴的氢气中被冲刷，片上建立起气体与溶液中氢离子之间的平衡。这种电极笨重又娇气，但它的电势直接遵循定义公式本身，全世界所有玻璃电极赖以校准的一级标准缓冲液，正是用它来定值的。
每次测量前的三个烧杯
玻璃电极会老化，零点和斜率都会漂移，所以开始工作前要用已知 pH 的缓冲液检查仪器，通常是 25 °C 时的 4.01、7.00 和 10.01，并据此重新画出直线。没有经过这种校准的仪器虽然显示两位小数，但第二位小数只在电极被移入陌生溶液之前才可信。
05 · 书写规则
符号在数字前 · 无单位 · 注明温度数字在符号后，没有单位
pH 这个符号要放在数字前面，像标尺的名称，而不是像单位那样放在后面；精确数值旁边还要注明测得时的温度。
右栏第一行把符号写在数字后面，仿佛 pH 是单位；第二行写成大写 P，而它在化学里没有意义；第三行给指数配上了每升摩尔数，可摩尔只存在于浓度之中。第四行把对数换算成百分比，于是下降 0.3 看起来不多，其实氢离子已减少一半；第五行添上了并不存在的“单位”；第六行在本该对浓度取平均的地方对对数取了平均。
06 · 相邻单位
浓度 · 对数 · 物质的量pH 的对数之下是以每升摩尔计的浓度，对数本身又使它和分贝成为亲戚，分贝同样把几十个数量级压缩进一段短标尺；而摩尔是 pH 与国际单位制唯一的联系。
正是取对数的那个浓度，也是计算倒入了多少酸时所用的浓度。
同样是无量纲的对数，只不过取的是功率之比，并乘以十。
物质的量，pH 通过它与国际单位制相联系。
07 · 历史部分
档案 · 从啤酒厂到 IUPAC零是怎样变成标尺的
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一页纸装不下的四级台阶
柱高表示 pH 1、2、3、4 时的氢离子浓度，用的是普通的线性标尺而非对数标尺。每根柱子都比前一根矮十倍，第四根已经几乎看不见；边框依次掠过它们。
索伦森选择对数并不是为了好看，而是因为不这样做，他处理的那些量在任何纸上都放不下：从 pH 1 到 pH 7 的七级台阶会把线性标尺拉长一千万倍。
不靠约定就无法测量的量
定义说的是单个氢离子的活度，但热力学只能测量带相反电荷离子的活度之积，因为溶液总是电中性的，无法从中单独取出一个离子。所以严格按定义，没有任何仪器能测 pH；能测到的只是氢离子与氯离子一同参与的某个量。
这道缺口靠约定来弥补：按照贝茨—古根海姆约定，用溶液理论中的一个简单公式计算氯离子的活度系数，然后由带氢电极和银—氯化银电极、无液接界的哈恩德电池给出几种参比缓冲液的一级 pH 值。地球上其他所有测量都通过一条校准链溯源到这些缓冲液。
因此，每个 pH 数值里除了测量本身，还包含一项约定；两个实验室能在百分之一个单位内一致，并不是因为它们测到了同样的自然，而是因为它们采用了同样的约定，并用同样的缓冲液做了校准。