pH - 측정

물의 전리와 수소 이온 농도
물을 정제하여 그 속에 녹아 있는 다른 이온을 완전히 제거해도 미약하게 전기가 통하는데, 이와 같은 현상은 순수한 물도 극히 적은 양이기는 하지만 다음과 같이 전리하고 있음을 나타낸다.
이 전리에 대하여 질량 작용의 법칙을 적용하면,
가된다. 전리하고 있는 [H+], [OH-]는 매우 미량이기 때문에 분자 상태의 물의 농도 [H2O]에 비하면 전리한 부분의 [H2O]를 무시할 수 있으므로 상수라고 보아도 좋다. 따라서,
가된다. 이 새로운 상수 KW를 물의 이온곱(ion product)이라 하며, 이는 온도의 변화에 따라 변화하지만 상온에서는 거의 KW = 1 X 10-14이 돈다. 따라서, 순수한 물에서는 [H+] = [OH-]이므로,
이 된다. 그러나, 수용액이 산성이 되었을 때에는 OH-보다 H+이 더 많이 존재하게 되며, 알칼리성 수용액이 되면 H+보다 OH-이 더 많이 포함되어 있게 된다. 따라서,
이다. 그러나, [H+]의 값이 작으므로 오히려 취급하기에 불편한 점이 많다. 그래서, 수소 이온 농도 [H+]의 역수의 상용 로그를 취하면 이를 pH라는 부호를 붙여 사용하며, 이를 수소 이온 지수라고 한다. 즉,
로 나타낸다. 이 pH를 사용하면 산성 용액은 pH < 7이고, 중성 용액은 pH = 7, 알칼리성 용액에서는 pH > 7이 된다.