PH

1 수소 이온 농도 지수

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산성이나 염기성의 정도를 나타낼 때 쓰는 단위이다.

[math]\text{p}H = - \log_{10} [H^{+}][/math]

pH가 뭐냐는 물음에 산도, 수소지수, 수소농도, 산도를 나타내는 준말, 산성의 단위 등등의 답을 하면 시험에서 틀리게 된다. 또한 PH, Ph, ph 다 틀린 말이라고 한다. 무조건 pH다. 읽는 방법은 피 에이치이지만, 독일어로 페 하라고 읽는 선생님이나 교수님들도 많다. 폐하?

사실 처음에 수소 이온 농도의 표기는 P_H로 정의를 하였다. 이는 'pondus hydrogenii'(해석하자면 potential hydrogen)에서 앞글자를 따온 것으로 간단하게 P_H로 표기하였다. 하지만 현대 표기법에서는 P_H가 아닌 pH로 표시하는 것이 맞는데, 이러한 표기방식은 Leland Clark가 인쇄상 편의를 위해서 1920년에 처음으로 pH로 표기하게 되었다고 한다.
그 후 pH의 정의 자체가 수소이온농도에다가 상용로그를 취하고 부호를 바꾸어준 값임을 고려하여, 아예 p자체를 거의 하나의 함수로 취급하게 되었다. 즉 지금 우리가 사용하고 있는 pH란 p([H⁺]) = -log₁₀[H⁺]로 정의된 함수 p([H⁺])의 표기라고도 생각할 수 있다.

pH값은 수소이온의 농도인 H에 상용로그를 취한 뒤 부호를 바꾼 것. 즉, -log₁₀H⁺
마찬가지로 pOH값은 수산화이온의 농도인 OH에 상용로그를 취한 뒤 부호를 바꾼 것이다. -log₁₀OH^-

수용액의 액성을 정할때는 H⁺의 농도와 OH^-의 농도가 같을때는 중성, H⁺가 더많으면 산성, OH^-가 더 많으면 염기성이다. 이에 따라서 섭씨 25도에서 pH=7은 중성이고, 수치가 7보다 작으면 산성, 수치가 7보다 크면 염기성이다.

pH가 산성도를 나타낸다고 해서 수치가 낮을수록 강한 산이라고 하면 틀리다. 순수한 산도, 염기성도를 나타내는 단위는 이온화상수 K_a , K_b에서 유도한 pK_a, pK_b라는 단위가 따로 쓰이며, 강한 산일수록 pK_a가 작아지며, 강한 염기일수록 pK_a가 커진다(pK_b는 반대-K_a의 역수가 K_b이기 때문이다). 참고로 물의 pK_a와 pK_b는 15.74로 동일.

H20 + H20 ↔︎ H30+ + OH-

온도가 변하면 중성 용액의 pH값도 변하니 유의해야 한다. 위의 수식처럼 물은 스스로 이온화하는데 이를 물의 자동이온화반응이라고 한다. 섭씨 25도일때 이 반응의 평형상수 K는 1.0*10^-14이다. 평형상수를 구할 때 순수한 액체는 생략할 수 있으므로 이 평형상수는 수소이온의 농도와 수산화이온의 농도의 곱으로 나타낼 수 있다. 이 곱을 물의 이온곱상수 K_w라고 한다. 이온곱상수는 평형상수이므로 온도의 함수이다. 즉 온도에 따라 변한다. 이온곱상수가 변하기 때문에 섭씨 37도에서 중성 수용액의 pH는 7이 아니라 6.80이다. 7이면 이 용액은 염기성이라는 것. 이온곱상수는 같은 온도에서는 일정하므로 pH+pOH=14가 성립하는 이유이다. 또한 H⁺이온이 많으면 많아질수록 반대로 OH^-이온이 적어진다는것을 의미한다. 그리고 중성일때의 pH가 7인 이유이다.

재는 방법은 여러 가지. 간단하게는 집에서 붉은 양배추의 즙을 내어 확인할 수 있다. 붉은 양배추의 즙은 일종의 지시약이기 때문. 만능 pH 시험지도 있지만 실험실에서 이걸 볼 확률은 극히 희박하다. 오히려 유리 전극 안쪽에 기준전극을 넣고 전해질(KOH 같은 것들)을 채운 pH 미터를 많이 사용한다. pH 미터의 경우 사용하기 전에 꼭 표준물질을 이용해서 검정해야 하므로 정확하지만 좀 번거롭다. 자세한 것은 pH 미터 참고

2 건물 최상층

건물의 최상층을 일컬을 때 penthouse, 약어로 PH층이라고 한다.