pHの値と、よく知られている溶液の関係の例(イラスト。下部がpH=0に相当し強酸性、上部がpH=14前後に相当し強アルカリ性。hydrogen)で表す。水素イオン濃度指数[2]または水素指数[3]とも呼ばれる。1909年にデンマークの生化学者セーレン・セーレンセンが提案した[4]。現在は水素イオンの活量により定義される。}に定義を改めた[5]。測定上の原理的な問題があるものの、活量を用いたこの定義が、概念上の定義としてIUPACやJISで現在採用されている[6][7]。希薄溶液において活量はモル濃度をmol/Lで除したものにほぼ等しいため、通常pHはモル濃度から計算される。通常は大気圧の下にある薄い水溶液の値を指す。酸や塩基の濃度が十分に低ければ、濁った水(懸濁液や乳濁液)でも測定可能である。常温常圧の水溶液では、水溶液のpHが7より小さいときは酸性、7より大きいときはアルカリ性、7付近のときは中性である。pHが小さいほど水素イオン濃度は高い。pHが1減少すると水素イオン濃度は10倍になり、逆に1増加すると水素イオン濃度は10分の1になる。酸性の原因は水素イオンなので[8]、pHが中性のときの値よりも小さくなればなるほど酸性が強くなる。アルカリ性の原因は水酸化物イオンである[9]。水溶液の水素イオン濃度が10分の1になると、質量作用の法則に従って水酸化物イオンの濃度は10倍になるので、pHが中性のときの値よりも大きくなればなるほどアルカリ性が強くなる。質量パーセント濃度が数パーセント以下の水溶液のpHは、おおむね0~14の範囲にある。市販のpHメーターで計測できるのも、通常は0~14までか、それより狭い範囲である。pHがこの範囲から外れるような液体の場合は、モル濃度による値と活量による値の差が無視できないほど大きくなるので、水素イオン濃度をmol/L単位で表した数値の逆数の常用対数がpHである、と考えるのは不適当である。超えるような、濃厚な酸や濃厚アルカリ溶液の酸性・アルカリ性の強さは、酸度関数によって表現するのが一般的である。外部リンク読み方[編集]pHの読みは、「ピーエッチ」、「ピーエイチ」(英語読み[10])、または「ペーハー」(ドイツ語読み[10])などである。定める読みは、「ピーエッチ」または「ピーエイチ」である[11]。計量法では「ピーエッチ」と定められている[12][13]。記号と単位[編集]IUPACは、水素イオン指数という名称を使わず、「pH」を物理量の名称としても、物理量の記号としても用いている[14]。pHは単位の付かない(単位が1の)無次元量である、としている[14]。それに対して日本の計量法は、「pH」は水素イオン濃度の計量単位「ピーエッチ」の単位記号である、と定めている[15]。本項目では、原則としてIUPACにならって、水素イオン指数をpHと呼び、その記号をpHで表し、その値には単位を付けない。計量単位としての「ピーエッチ」については、「計量法におけるピーエッチ」節で述べる。数よりも多いとき、その水溶液は酸性を示す。数よりも少ないとき、アルカリ性を示す。数とちょうど同じときは、酸性でもアルカリ性でもなく、中性である。溶液の酸性がそれほど強くないとき、その溶液を弱酸性溶液という。溶液のアルカリ性がそれほど強くないとき、その溶液を弱アルカリ性溶液という。酸性とアルカリ性の境目のpHは、明確に定まる。それに対して、強酸性と弱酸性、弱酸性と中性、中性と弱アルカリ性、弱アルカリ性と強アルカリ性のそれぞれの境目は、あいまいである。科学的にはこれらを分ける境界線は存在しない。法令などでは、便宜上、適当なpHで線を引いてこれらを分類する。pH日本の温泉の分類では、液性を示す用語はこの表と同じであるがpH範囲が異なり、中性と弱アルカリ性の範囲が狭くなっている。詳しくは「泉質#液性による分類」を参照のこと。以下の表は、身近な液体のうちから酸性またはアルカリ性を示すものをいくつか選んで、pHの低い順に並べたものである。この順序は絶対的なものではない。水に溶けている酸・塩基の濃度によりpHは変化するので、濃度によって順序は入れ替わる。表の1列目に示したpHの値は、大まかな目安である。水溶液の大まかな液性は、リトマス紙で調べることができる。青色のリトマス紙で試験すると、酸性であるかそうでないかが分かる。赤色のリトマス紙で試験すると、アルカリ性であるかそうでないかが分かる。青色と赤色の両方のリトマス紙を用いれば、酸性・中性・アルカリ性のいずれであるかを判定することができる。リトマス紙では、pHの数値までは分からない。pH試験紙を用いると、pHの数値を知ることができる。pHメーターを用いて計測すると、さらに詳しい数値を知ることができる。変域[編集]pHの下限や上限は、特には存在しない。鉛蓄電池の電解液のpHは負の値であり、アルカリ乾電池の電解液のpHは14を超える。超える水溶液のpHは、推測することも計測することも難しい。このような濃厚水溶液の酸性やアルカリ性の強さは、酸度関数によって表現するのが一般的である。pHを計算しても、意味のある数値は得られない。あったと報告している[17][18]。いうありえない値が得られる。推定するのは、不可能である。逆数の常用対数として定義されている。1気圧・25°CでのpHの値が0~14の範囲で図表が掲げられ、水溶液のpHはほぼその範囲で変化すると記述されている[19]。水溶液のガラス電極によるpH測定において、信頼性の高い値が得られるのはpHがおよそ1~12の範囲内、イオン強度は0.1以下である。濃厚な酸の水溶液をガラス電極により測定する場合、ガラス電極表面の膨潤および陰イオンの吸着などが影響し、酸誤差が生じる。次に濃厚な塩基水溶液の場合はガラス電極表面への陽イオンの吸着などの影響によりアルカリ誤差を生じ、これは陽イオンのイオン半径が小さいほど大きい傾向がある[20]。市販されているpHメーターで測定ができるpH範囲は、通常は、0から14までか、それよりも狭い範囲に限られる。水のpH[編集]純水[編集]水をどれだけ精製しても、水中から水素イオンを取り除くことはできない。超純水であっても、水の自己解離のため、1気圧・25°Cの水中には水分子5億5千万個につき1個の水素イオンが含まれている。10^{7})=7.00}}}となる。含まれているので、純水は中性である。純水のpHは、温度によって変化する。圧力が1気圧のとき、純水のpHが7.00になるのは24°C付近の狭い温度範囲に限られる。7.47、10°Cのとき7.27、20°Cのとき7.08、30°Cのとき6.92、60°Cのとき6.51となる[21]。このpHの温度変化は、水の自己解離の度合いが温度により異なることに起因する。自己解離反応は吸熱反応なので、温度が高いほど解離が進む(ルシャトリエの原理)。60°Cの純水に含まれる水素イオンの数は、0°Cの純水に含まれる数のおよそ10倍である。空気に触れた水[編集]空気に触れた純水は酸性を示す。リトマス紙を赤変するほどではない、ごく弱い酸性である。これは、空気中の二酸化炭素が水中に溶け込むためである。空気に十分な時間接した後の水のpHは25°Cで5.6になる。メカニズムは以下の通り[22]。