pH値

pH値は溶液中の水素イオン活性の負の対数、すなわち：

水体H＋濃度が小さい場合は、活量の代わりにH＋の濃度を用いてpH値を計算することができる。

pH値は最も一般的な水質指標の一つである。一般的な飲用水のpH値は6.5-8.5の間であること、地表水のpH値は6.5-8.5の範囲内に多い、一部の工業用水のpH値は配管と設備の正常な運行を保障するために、7.0-8.5の間に維持しなければならない。廃水の生化学処理において、pH値も有毒物質の毒性を評価する重要な指標の一つである。また、pH値は水体中の汚染物質の移動転化に大きな影響を与えるため、制御を行う必要がある。

pH値と酸性度、塩基性度には関係があり、違いがある。pH値は水の酸塩基性の強弱を表し、酸度または塩基度は水に含まれる酸または塩基物質の含有量である。同様の酸性度の溶液、例えば0.1 mol塩酸と0.1 mol酢酸、両者の酸性度は100 mmol/Lであるが、そのpH値は大きく異なる。塩酸は強酸で、水の中でほぼ100%イオン化し、pHは1である。酢酸は弱酸であり、水中でのイオン化度は1.3%であり、そのpHは2.9である。

水のpH値の測定方法は主にガラス電極法（GB 6920−86）と比色法である。

1.比色法

異なるpHの水溶液は、様々な酸塩基指示薬中で異なる色を示し、各指示薬には一定の変色範囲がある。既知のpH値の標準緩衝液に適切な指示薬を加えて標準色列に調製し、測定すべき溶液と比較して水サンプルのpH値を決定した。

この方法は有色、濁り、またはより高い遊離塩素、酸化剤、還元剤を含む水サンプルには適用されない。水サンプルのpH値を大まかに測定する場合は、pH試験紙を使用することができる。

2.ガラス電極法

pHガラス電極を指示電極とし、飽和甘水銀電極を参照電極とし、両者を測定溶液とともに原電池を構成し、その起電力は：

式中：甘水銀―飽和甘水銀電極の電極電位は、測定溶液中の水素イオン活性（aH+）によって変化せず、定値と見なすことができる、

ガラス−pHガラス電極の電極電位は、測定溶液中の水素イオン活性に応じて変化する。ガラスはエネルギースト方程式で表現できるので、上式は（25℃の時）：

E電池＝甘水銀-（0+0.0591 gaH+）＝K+0.059 pH

E電池を測定すれば、被測定溶液のpHを求めることができることがわかる。実際の測定では、K値を正確に求めることは困難であるため、計算方法を用いず、既知のpH値の溶液を基準に校正し、pH計を用いて直接測定溶液pHを測定した。

pHガラス電極の内部抵抗は一般的に数十~数百メガオームに達するので、それに合致するpH計はすべて高インピーダンス入力のトランジスタミリボルト計または電子電位差計である。pH測定に対する温度の影響を補正するために、pH計にはすべて温度補償装置が設置されている。操作を簡略化し、使いやすく、現場での使用に適しているため、複合pH電極が広く使用され、多種のポケット式とペン式pH計が作成されている。現在、国内外の比較的先進的なpH計は-2.00～+19.00を測定することができ、あるものは-9.00～+23.00を測定することができ、測定精度は0.01 pH値である。

ガラス電極測定法は正確で、迅速で、水体の色度、濁度、コロイド物質、酸化剤、還元剤及び塩度などの要素の干渉度が小さい。