氢离子与pH值的关系

pH 值是衡量水质的主要参数。它表明水源是否具有用于饮用目的和其他家庭需求的优质水源。此外，保持适当的 pH 值对于某些化学反应也很重要。系统的 pH 值取决于该系统中存在的氢离子浓度。溶液中氢离子的浓度是一升溶液中氢离子的量（以摩尔为单位）。 pH 是氢离子浓度倒数的对数值。这就是氢离子和pH值之间的关系。

涵盖的关键领域

1.什么是氢离子 – 定义、属性 2.什么是pH值 – 定义、属性、比例和测量 3. 氢离子与pH值有什么关系 – 举例说明

关键术语：酸度、碱度、碱度、氢离子、水合氢离子、pH 值、质子

什么是氢离子

氢离子是元素氢的离子形式；这是由符号 H 给出的⁺.当电子被移除或添加到原子时，就会形成离子。当电子从原子上移走时，它变成了阳离子。当电子被添加到原子上时，它变成了阴离子。氢在其气相中的中性原子中只有一个电子。最稳定的氢同位素在其原子核中含有一个质子。因此，原子核的正电荷（由于质子的存在）被它唯一的电子中和了。但是当这个电子从氢原子上移开时，只存在带正电的质子。因此，氢变成了氢离子。因此，氢离子只是一个质子。

在水溶液中，这种氢离子或质子与 H 结合₂O（水）分子。那么它被称为 水合氢离子.水合氢离子的符号是H₃哦⁺.这个符号是从 H 创建的⁺-H₂哦组合。

图 1：水合氢离子的化学结构

化合物的酸度取决于其释放氢离子（或质子）的能力。因此，强酸是可以完全电离并释放其所有氢离子的化合物。弱酸是可以部分分解成其离子并释放一些氢离子的化合物。系统中存在的氢离子量可以通过查看该系统的 pH 值来确定。酸碱滴定主要基于系统中存在的氢离子。碱可用于确定酸水溶液中存在的氢离子数。

此外，氢离子也可以存在阴离子。由于氢原子在1s轨道有一个未成对电子，它可以得到另一个电子到s轨道完成轨道，得到氦（He）的电子构型。那么它表示为H^–.发生这种情况是因为氢原子由质子组成，并且原子中没有其他正电荷来中和传入的电子。

通常，氢倾向于形成正离子，因为与大多数其他元素相比，它的电负性较小。但是当它与电负性比氢低的金属等元素结合时，它往往会形成阴离子而不是阳离子。

什么是pH值

pH 值是氢离子浓度（更准确地说是氢离子的活度）的倒数的对数值。 pH值实际上是用于确定系统酸度或碱度（碱度）的标度。对数值是因为溶液中的氢离子浓度非常低。例如纯水的氢离子浓度在 25^○C 约 10^-7 摩尔/升。因此，考虑氢离子的浓度而不是活度，并使用对数值以便于识别和比较这些浓度。计算pH值时，氢离子浓度的单位应以mol/L为单位。

pH 值范围从 1 到 14。pH 7 被认为是系统的中性 pH。酸的 pH 值小于 7，碱的 pH 值高于 pH 7。强酸的 pH 值为 1 到 3，而弱酸的 pH 值则为 4 到 6。如果系统的 pH 值接近 14，则认为是非常基础。