pH是(shì)拉丁(dīng)文“Pondus hydrogenii”一詞的(dí)縮寫，用來量度(dù)物(wù)質(zhì)中氫(qīng)離(lí)子的活性(xìng)。這一活(huó)性(xìng)直接(jiē)關係到水溶(róng)液(yè)的酸(suān)性，中(zhōng)性(xìng)和(hé)鹼性。水在(zài)化學上是(shì)中性的(dí)，但不是(shì)沒(méi)有離子，即使(shǐ)化(huà)學純水(shuǐ)也(yě)有(yǒu)微(wēi)量被離解：嚴(yán)格地(dì)講，在與(yǔ)水分子水(shuǐ)合(hé)作用(yòng)以前，氫(qīng)核不是(shì)以自(zì)由態存在。H2O+ H2O=H3O+ + OHˉ，由於水(shuǐ)合(hé)氫離子(zǐ)（H3O+）的濃度(dù)是(shì)與氫離(lí)子（H+）濃(nóng)度等(děng)同看(kàn)待，上式(shì)可以(yǐ)簡化(huà)成下述常用(yòng)的形式：
H2O=H+ + OHˉ
此處正的氫離子(zǐ)，人們在(zài)化學中(zhōng)表示為“H+離子(zǐ)”或“氫(qīng)核(hé)”。水(shuǐ)合氫核(hé)表示為“水合(hé)氫離子(zǐ)”。負的(dí)氫氧根離(lí)子稱(chēng)為(wéi)“氫(qīng)氧化物(wù)離子”。
利用質量(liáng)作用定律(lǜ)，對於純(chún)水的(dí)離(lí)解可以找到(dào)一平(píng)衡常數加(jiā)以(yǐ)表示：
K=H3O+×OH-————H2O
由(yóu)於(yú)水隻有極少(shǎo)量被離解，因此水的(dí)質(zhì)量摩(mó)爾濃(nóng)度(dù)實際為一常數(shù)，並(bìng)且(qiě)有(yǒu)平(píng)衡常(cháng)數K可(kě)求出水的離(lí)子積KW。
KW=K×H2O KW= H3O+·OH－=10－7·10－7=10－14mol/l(25℃)
也(yě)就是(shì)說對於一升(shēng)純(chún)水(shuǐ)在(zài)25℃時(shí)存在(zài)10－7摩爾H3O+離子和(hé)10－7摩(mó)爾OHˉ離子。
在中性溶液(yè)中，氫離子H+和氫氧根離子(zǐ)OHˉ的濃(nóng)度(dù)都(dū)是(shì)10－7mol/l。如：
假如有過量(liáng)的氫離子H+，則溶(róng)液(yè)呈酸性(xìng)。酸(suān)是(shì)能使水溶液中(zhōng)的氫離子H+遊(yóu)離(lí)的(dí)物質(zhì)。同樣(yàng)，如果(guǒ)使(shǐ)OHˉ離子遊離，那麼溶液就(jiù)是鹼(jiǎn)性的(dí)。所(suǒ)以，給(gěi)出H+值就足以(yǐ)表(biǎo)示溶液的特性，呈酸性(xìng)還(huán)是鹼(jiǎn)性，為(wéi)了免於用(yòng)此分(fēn)子(zǐ)濃度(dù)負(fù)冪指(zhǐ)數進(jìn)行(háng)運(yùn)算，生物學(xué)家澤倫森(sēn)（Soernsen）在1909年(nián)建議將此不(bù)便使(shǐ)用的(dí)數值用對數(shù)代替，並定義(yì)為“pH值(zhí)”。數學(xué)上(shàng)定義pH值(zhí)為氫離子濃(nóng)度的常(cháng)用(yòng)對(duì)數(shù)負(fù)值。即pH=-log[H+]。
因(yīn)此，pH值是離(lí)子濃(nóng)度(dù)以(yǐ)10為底的對數的(dí)負數：
改變(biàn)50m的(dí)水(shuǐ)的(dí)pH值(zhí)，從pH2到pH3需要500L漂白劑。然而，從pH6到(dào)pH7隻需要(yào)50L的(dí)漂白劑。
測量pH值的方法很多(duō)，主要(yào)有化學分析法(fǎ)，試紙(zhǐ)法，電位法(fǎ)。現主(zhǔ)要(yào)介紹電(diàn)位法測(cè)得(dé)pH值。
電(diàn)位(wèi)分(fēn)析法(fǎ)所用(yòng)的電極(jí)被(bèi)稱為原電池。原電池(chí)是(shì)一(yī)個係統，它(tā)的作(zuò)用是使化(huà)學(xué)反應能量(liáng)轉成(chéng)為電能(néng)。此(cǐ)電(diàn)池的(dí)電(diàn)壓被稱為電動勢(shì)（EMF）。此電(diàn)動(dòng)勢(shì)（EMF）由二(èr)個半(bàn)電池(chí)構成(chéng)，其中(zhōng)一(yī)個半(bàn)電(diàn)池稱作指示電(diàn)極，它(tā)的電位(wèi)與(yǔ)特(tè)定的(dí)離(lí)子(zǐ)活(huó)度有(yǒu)關(guān)，如H+；另一(yī)個半(bàn)電池(chí)為(wéi)參(cān)比半電池，通常稱作參(cān)比電極(jí)，它(tā)一般(bān)是測量(liáng)溶液相通(tōng)，並且(qiě)與測量儀表(biǎo)相(xiāng)連。
例如，一(yī)支電極(jí)由一(yī)根插(chā)在(zài)含有銀離子(zǐ)的鹽(yán)溶(róng)液中(zhōng)的一根(gēn)銀導(dǎo)綫(xiàn)製成(chéng)，在導綫和(hé)溶(róng)液的界(jiè)麵(miàn)處(chǔ)，由於(yú)金屬和(hé)鹽(yán)溶液二種物相(xiāng)中銀(yín)離(lí)子的不同(tóng)活度(dù)，形成離子的充(chōng)電(diàn)過程(chéng)，並形成一定(dìng)的(dí)電位(wèi)差(chà)。失去(qù)電子的(dí)銀(yín)離子進溶(róng)液(yè)。當沒有(yǒu)施(shī)加外電流(liú)進(jìn)行反充電，也就是說(shuō)沒有電流(liú)的(dí)話(huà)，這一過程終會達(dá)到(dào)一個平(píng)衡(héng)。在(zài)這種平衡狀態下(xià)存在的(dí)電壓(yā)被(bèi)稱為(wéi)半電(diàn)池電位(wèi)或電極電位。這種（如(rú)上(shàng)所述）由金屬(shǔ)和含(hán)有此(cǐ)金屬(shǔ)離(lí)子(zǐ)的(dí)溶液組成的電極被(bèi)稱(chēng)為類電極(jí)。
此(cǐ)電位(wèi)的(dí)測(cè)量是相對一個電(diàn)位(wèi)與鹽溶(róng)液的成分無關的參比電極(jí)進行的(dí)。這(zhè)種具(jù)有(yǒu)獨(dú)立電(diàn)位的(dí)參(cān)比(bǐ)電(diàn)極也(yě)被稱(chēng)為第(dì)二電極(jí)。對於(yú)此類電極(jí)，金屬(shǔ)導綫(xiàn)都是覆蓋一(yī)層此(cǐ)種(zhǒng)金屬(shǔ)的微(wēi)溶性鹽(yán)（如：Ag/Agcl），並(bìng)且插入(rù)含有(yǒu)此種金屬鹽陰離子的電(diàn)解質(zhì)溶液中。此時半電池電(diàn)位或(huò)電極(jí)電位(wèi)的(dí)大小取決於此(cǐ)種陰離子的(dí)活(huó)度。
此二種電極之(zhī)間的電(diàn)壓(yā)遵(zūn)循能(néng)斯(sī)特（NERNST）公式：
能斯(sī)特公式
式中(zhōng)：E—電(diàn)位(wèi)
E0—電極的標準電壓
R—氣(qì)體(tǐ)常(cháng)數（8.31439焦耳/摩爾和(hé)℃）
T—開(kāi)氏(shì)溫度（例(lì)：20℃相當(dāng)於(yú)（273.15+20）293.15開爾(ěr)文）
F—法(fǎ)拉(lā)第(dì)常(cháng)數（96493庫(kù)化/當(dāng)量(liáng)）
n—被(bèi)測(cè)離(lí)子的化合(hé)價(jià)（銀=1，氫(qīng)=1）
ln（aMe）—離子(zǐ)活度aMe的對數(shù)
標準氫(qīng)電極(jí)是所有電(diàn)位(wèi)測量(liáng)的參比(bǐ)點(diǎn)。標準(zhǔn)氫電(diàn)極(jí)是(shì)一(yī)根鉑絲，用電解(jiě)的方(fāng)法鍍（塗(tú)覆(fù)）上氯化(huà)鉑，並且在四(sì)周(zhōu)充(chōng)入氫(qīng)氣（固(gù)定壓(yā)力(lì)為(wéi)1013hpa）構成(chéng)的。
將(jiāng)此電(diàn)極浸入(rù)在25℃時H3O+離(lí)子含量為1mol/l溶液中便形成(chéng)電化學(xué)中所有(yǒu)電位(wèi)測量所(suǒ)參照的半電池電位(wèi)或(huò)電(diàn)極電位。其(qí)中(zhōng)氫電(diàn)極(jí)作為(wéi)參比電極(jí)在(zài)實(shí)踐中(zhōng)很難(nán)實(shí)現(xiàn)，於是使用第二類電(diàn)極(jí)做為(wéi)參(cān)比電極。其(qí)中常用(yòng)的便是(shì)銀(yín)/氯化銀(yín)電極(jí)。該(gāi)電(diàn)極(jí)通(tōng)過溶(róng)解的AgCl對於(yú)氯(lǜ)離子濃度的(dí)變化(huà)起反(fǎn)應(yīng)。
此參比電極的(dí)電(diàn)極電位通過飽和的(dí)kcl貯池（如：3mol/l kcl）來實現(xiàn)恒定。液體(tǐ)或凝膠形(xíng)式的(dí)電(diàn)解質溶液(yè)通過隔(gé)膜(mó)與(yǔ)被(bèi)測溶液相(xiāng)連(lián)通。
利用(yòng)上(shàng)述(shù)的(dí)電極組合(hé)—銀(yín)電極和Ag/AgCl參比電極可(kě)以測量膠片衝(chōng)洗(xǐ)液(yè)中的(dí)銀離子含量。也可以(yǐ)將銀(yín)電極(jí)換成鉑或金電(diàn)極進(jìn)行氧(yǎng)化還原電(diàn)位(wèi)的(dí)測量(liáng)。例(lì)如：某(mǒu)種金屬離子的氧化(huà)階段(duàn)。
常用的(dí)pH指(zhǐ)示電(diàn)極是玻璃(lí)電極(jí)。它是一支端(duān)部吹成泡狀的(dí)對於(yú)pH敏(mǐn)感(gǎn)的玻璃(lí)膜的玻(bō)璃。管內充(chōng)填有(yǒu)含飽和(hé)AgCl的(dí)3mol/l kcl緩衝溶(róng)液(yè)，pH值為(wéi)7。存在於玻(bō)璃(lí)膜二(èr)麵的反映(yìng)pH值的電(diàn)位(wèi)差用(yòng)Ag/AgCl傳(chuán)導係統(tǒng)，
如第(dì)二(èr)電(diàn)極(jí)，導出。pH復(fù)合電(diàn)極(jí)和pH固態(tài)電(diàn)極，
此電(diàn)位差(chà)遵循(xún)能(néng)斯特公式：
能斯(sī)特公式(shì)
將E
0，R，T（298.15K即25℃）等數值(zhí)代入(rù)上式既得(dé)：
E=59.16mv/25℃ per pH （式中(zhōng)已將ln（H3O+）轉化為pH）
式中R和(hé)F為常(cháng)數，n為化合(hé)價，每種(zhǒng)離(lí)子(zǐ)都(dū)有(yǒu)其固(gù)定的值。對於氫離子來講(jiǎng)n=1。溫度(dù)“T”做為(wéi)變量，在(zài)能斯特(tè)公式中(zhōng)起(qǐ)很(hěn)大作(zuò)用。隨(suí)著(zhuó)溫(wēn)度(dù)的上(shàng)升(shēng)，電位值將隨之(zhī)增(zēng)大。
對於每(měi)1℃的溫(wēn)度(dù)變大(dà)，將引起電位(wèi)0.2mv/per pH變化。用(yòng)pH值來表示則每1℃第1pH變(biàn)化0.0033pH值。
這也就(jiù)是(shì)說(shuō)：對於20～30℃之間和(hé)7pH左(zuǒ)右(yòu)的測量不(bù)需(xū)要對(duì)溫度變化進行(háng)補(bǔ)償；而對於(yú)溫度>30℃或(huò)<20℃和(hé)pH值>8或6的應(yīng)用場合(hé)則必(bì)須對溫(wēn)度變化(huà)進(jìn)行(háng)補(bǔ)償(cháng)。
工業pH計，是(shì)一(yī)種常(cháng)用的工業儀(yí)器設(shè)備(bèi)，主要(yào)用來精(jīng)密(mì)測量液(yè)體(tǐ)介質(zhì)的酸(suān)鹼(jiǎn)度(dù)值。以(yǐ)及安(ān)裝(zhuāng)，清(qīng)洗(xǐ)，抗幹(gān)擾等等問(wèn)題的(dí)考慮
