酸碱度

水溶液的酸碱性强弱程度

酸碱度（degree of acidity or alkalinity）指的是水溶液的酸碱性强弱程度。水溶液中，氢离子浓度大于氢氧根离子时，溶液呈酸性，氢离子浓度越高意味着酸性越强；反之溶液呈碱性，氢氧根离子浓度越高意味着碱性越强；二者浓度相等时，溶液呈中性。

基本介绍

水绝大部分以水分子（H2O）的形式存在，极少量的水分子电离，使得水中存在极少量的水合氢离子（H3O+，简称氢离子，H+）和氢氧根离子（OH-）：

显然，在纯水中，两种电离产物H3O+和OH-的浓度应相等，故为中性。

某些物质溶解在水中，会导致水中H+的浓度大于OH-。例如氯化氢气体溶于水后会电离出大量的H+和Cl-，使得H+浓度增大，而且水的电离平衡逆向移动，OH-浓度减小，导致H+浓度大于OH-，这时溶液显酸性。氯化氢气体的水溶液也就是常说的盐酸。

一些物质则相反。例如，氢氧化钠（NaOH）固体溶于水会电离出大量的OH-和Na+，使得溶液中OH-浓度大于H+，这时溶液显碱性。氢氧化钠就是常说的烧碱。

有些物质溶于水后虽然本身不会电离出H+或OH-，但也会导致溶液中H+和OH-浓度改变。例如碳酸钠（Na2CO3）固体溶于水，电离出的碳酸根离子（CO32-）会与水电离出的H+结合（生成碳酸氢根离子HCO3-），使得H+浓度减小，水的电离平衡正向移动，OH-浓度增大，导致溶液显碱性；相反地，氯化铵（NH4Cl）固体溶于水，电离出的铵根离子（NH4+）则会结合OH-导致溶液显酸性。这种现象称为盐类水解。

总之，在水中溶解某些物质后，H+和OH-的浓度可能不再相等。H+浓度更高时，溶液为酸性；OH-浓度更高时，溶液为碱性。水溶液的酸碱性有强弱，而酸碱度指的就是酸碱性的强弱程度。

计量方式

计量指标

在生产、生活和科学研究中，往往需要定量地表示溶液的酸碱度。一种方式是使用溶液中H+的浓度或OH-的浓度来表示。例如，0.2 mol/L的稀盐酸中，0.1 mol/L的氢氧化钠溶液中。然而，实际中常常用到H+（或OH-）浓度很小的溶液，例如，这时书写起来就显得不方便了。为此定义水溶液的pH，它是H+活度的负对数，而在稀溶液中可用浓度近似表示活度，所以在稀溶液中有

类似的还有。对于H+或OH-浓度较大（超过1 mol/L）的溶液，通常仍直接用浓度表示。

为了说明它们与溶液的酸碱度的关系，需要引入一个重要的常数——水的离子积。由于纯水中水分子的浓度近似为常数，故水电离的平衡常数可表示为

称为水的离子积常数，简称水的离子积，只与温度有关，它随温度升高而增大，常温下可近似取。它不仅适用于纯水，也适用于稀溶液。所以对于常温下的稀溶液有：

；

中性溶液；

酸性溶液，且pH越小酸性越强；

碱性溶液，且pH越大碱性越强；

pH和pOH的范围为0~14（H+与OH-的浓度不超过1 mol/L）。

计算方法

已知浓度强酸或强碱溶液的酸碱度是容易计算的。例如0.1 mol/L的稀盐酸中，所以其；而0.2 mol/L的氢氧化钠溶液中，在常温下，所以其。

弱酸和弱碱不完全电离，但已知浓度的溶液可以根据其电离平衡常数来计算酸碱度。对于一元弱酸HA，其电离平衡常数定义为：

举例：计算常温下0.1 mol/L的醋酸（HAc）溶液的pH。

解：查得HAc常温下的。设电离达到平衡时，，则近似有，那么就有

由于很小，意味着电离很弱，故近似有，可解得，即，故可计算得该溶液的pH约为2.88。

测量方法

酸碱中和测定

酸碱中和滴定是依据中和反应，用已知浓度的酸（或碱）来测定未知浓度的碱（或酸）的方法。在滴定管中装入已知物质的量浓度的酸（或碱），锥形瓶中盛放一定量预先滴有酸碱指示剂（如酚酞或甲基橙）的未知浓度、待测定的碱（或酸）。把滴定管中的溶液滴加到锥形瓶中，随着酸碱中和反应的进行，溶液的pH会发生变化。对于强酸、强碱的中和，开始时由于被中和的酸或碱浓度较大，加入少量的碱或酸对其pH的影响不大。当接近滴定终点时，极少量的碱或酸就会引起溶液的pH突变（如图所示）。此时指示剂明显的颜色变化表示反应已完全，即反应到达终点。这时通过滴定管中消耗的酸或碱的量，可以计算出待测碱或酸的物质的量浓度。

pH试纸和pH计

为方便测量，人们把多种酸碱指示剂的混合溶液浸透在吸水纸上，晾干制成pH试纸。使用时取少量待测溶液滴在pH试纸上，把试纸显示的颜色与标准比色卡比较，读出待测溶液的pH。

测定溶液的pH还可以用pH计。pH计又叫酸度计，是用于精密测量溶液pH的仪器。其基本原理是把测量电极和参比电极一起浸入溶液，测量电极的电势随溶液pH的变化而变化，通过测量二者的电势差即可测定溶液的pH。

应用举例

常见物质的pH

生活中常见物质具有不同的酸碱度。柠檬、醋食用起来有酸味，它们的pH较低；而苏打水、肥皂等为碱性，其pH较高。一些常见物质的pH如下。

人体健康

人体的各种体液都有一定的酸碱度。正常人的血浆近中性，pH为7.35~7.45，它的稳定与其中含有的HCO3-、H2CO3等物质有关，当少量的酸性或碱性物质进入时，其pH仍能维持在一定范围内。HCO3-、H2CO3这种能够抵抗少量外来强酸、强碱或稀释保持pH基本不变的作用称为缓冲作用，而HCO3-/H2CO3则合称缓冲对。

人的胃液中含有盐酸，可以帮助消化，健康人胃液的pH在0.9~1.5。[5]饮食不规律时，胃内分泌出的大量消化液（包括胃酸），不能够得到食物中和，会侵蚀胃黏膜，导致胃黏膜受到损伤，长期如此将诱发胃炎，甚至胃癌。

农业生产

在农业生产中，各种农作物对土壤酸碱度的要求有所不同，但大多数植物都不能在pH<3.5或pH>9的条件下生长，且不同的作物也各有其最适宜生长的pH范围，例如水稻、小麦、玉米为6.0~7.0，花生、烟草、粟则为5.0~6.0。受气候、地形和生物等因素影响，土壤可能呈现有不同酸碱度。土壤中的酸主要来源于空气中的二氧化碳溶解产生的碳酸、有机质分解产生的有机酸、氧化作用产生的多量无机酸等。此外，大气污染产生的酸雨导致土壤酸化，是一项重要的土壤污染。土壤的碱性则主要由碳酸盐、碳酸氢盐的水解产生。

土壤过酸或过碱时，为了适应农作物生长的要求，需要采取适当的人工调节措施。对于酸性土，可以加入适量熟石灰（氢氧化钙，Ca(OH)2，是一种强碱）；而对于碱性土，则可用石膏、硫磺或明矾来改良。中国在盐碱土地区曾以石膏为主的改良剂进行了试验，对稻、棉、大豆、玉米等作物均有不同程度的增产。

环境保护

很多环境污染现象与酸碱度有关，例如酸雨。正常雨水由于溶解了二氧化碳等物质呈弱酸性，其pH约为5.6。pH<5.6的降雨称为酸雨。[5]酸雨是工业高度发展而出现的副产物。人类大量使用的化石燃料燃烧后产生的硫氧化物、氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应后，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨。酸雨具有很强的危害性，它可使农作物大幅度减产，使土壤贫瘠，危害水生生物生存，还会影响人类的健康，世界上许多古建筑和石雕艺术品也因遭酸雨腐蚀而严重损坏。

通过随时监测雨水的酸碱度，可以了解空气的污染情况，以便采取必要的措施。为了防治酸雨，目前人们采用的措施主要是通过技术手段减少燃煤过程中硫氧化物、氮氧化物的排放，以及开发利用太阳能、风能等新能源。除此以外，在污染重的地区栽种一些对二氧化硫有吸收能力的植物的生物防治手段可作为一种辅助措施。

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