pH 用來描述水溶液中氫離子的有效活度，常見刻度以 7 為中點：較低通常偏酸，較高通常偏鹼。它是對數尺度，所以 pH 只差 1，氫離子活度就相差 10 倍；不能把 pH 差值當成等比例的酸鹼濃度差。本文中的 0–14 是常見稀水溶液速查範圍，不是所有溶液都受限於這兩個端點。查核日期：2026-10-07。
圖中顏色區段只表示酸性、中性和鹼性方向，不代表安全等級、實際濃度或特定產品的固定 pH。
pH 0 至 14 完整整數速查
下表以 25°C 的常見水溶液刻度為例。10^(7−pH) 表示氫離子活度相對於 pH 7 的比值，不是任意溶液的實際 mol/L 濃度。pH 每降一級，比值乘 10；每升一級，比值除以 10。
| pH | 常見判讀（25°C 水溶液） | 相對 pH 7 的氫離子活度倍率 |
|---|---|---|
| 0 | 強酸性端 | 10,000,000 倍 |
| 1 | 強酸性 | 1,000,000 倍 |
| 2 | 酸性 | 100,000 倍 |
| 3 | 酸性 | 10,000 倍 |
| 4 | 酸性 | 1,000 倍 |
| 5 | 弱酸性 | 100 倍 |
| 6 | 弱酸性 | 10 倍 |
| 7 | 中性附近 | 1 倍 |
| 8 | 弱鹼性 | 1/10 倍 |
| 9 | 鹼性 | 1/100 倍 |
| 10 | 鹼性 | 1/1,000 倍 |
| 11 | 鹼性 | 1/10,000 倍 |
| 12 | 強鹼性 | 1/100,000 倍 |
| 13 | 強鹼性 | 1/1,000,000 倍 |
| 14 | 強鹼性端 | 1/10,000,000 倍 |
「強酸／弱酸」和「強鹼／弱鹼」是此處便於閱讀的概略區段，不是化學品危害分類。pH 是強度（活度）資訊；酸或鹼的總量、緩衝能力和腐蝕性還會受濃度、組成及接觸條件影響。
pH 與氫離子活度快速換算表
IUPAC 定義以氫離子活度 a(H⁺) 表示：pH = −log₁₀ a(H⁺)。在稀水溶液的理想近似中，常用濃度 c(H⁺) 代替活度來估算；高濃度或離子強度較大的溶液，這種近似可能不準確。
| 要換算 | 公式 | 例子 | 使用限制 |
|---|---|---|---|
| 氫離子活度 → pH | pH = −log₁₀ a(H⁺) |
活度為 10⁻⁴，pH = 4 |
活度為無因次量；嚴格定義不是直接對 mol/L 取對數。 |
| pH → 氫離子活度 | a(H⁺) = 10⁻ᵖᴴ |
pH 5 → 活度 10⁻⁵ |
用於對照相對酸度；不要不加條件地寫成濃度。 |
| 稀溶液估算 pH → 氫離子濃度 | c(H⁺) ≈ 10⁻ᵖᴴ mol/L |
pH 4 → 約 10⁻⁴ mol/L |
僅是理想稀溶液近似；實際活度係數會影響結果。 |
| pH 差值 → 活度倍率 | 倍率 = 10^|ΔpH| |
相差 2 級 → 活度相差約 100 倍 | 方向要看哪個 pH 較低；低 pH 的氫離子活度較高。 |
| pH → pOH（25°C 水溶液近似） | pOH ≈ 14 − pH |
pH 9 → pOH 約 5 | pH + pOH = pKw；pKw 隨溫度改變，14 不是所有溫度都固定。 |
快速比較兩個讀值
| 樣本 pH | 差值 | 較低 pH 樣本的氫離子活度約高出 |
|---|---|---|
| 6 與 7 | 1 | 10 倍 |
| 5 與 7 | 2 | 100 倍 |
| 4 與 7 | 3 | 1,000 倍 |
| 3 與 8 | 5 | 100,000 倍 |
這個倍率比較的是氫離子活度，不代表總酸量、腐蝕速度或生物影響也按同一倍數改變。若要比較溶液中溶質質量比例，請使用濃度單位換算：百分比、ppm、ppb 與 mg/L、mg/kg；pH 不能代替 ppm 或百分比。
中性值與刻度範圍的限制
- 25°C 的稀水溶液常以 pH 7 作為中性參考；其他溫度下水的離子積
Kw改變，中性 pH 不一定正好是 7。 - pH 低於中性參考表示酸性，高於中性參考表示鹼性；此判斷是相對於同一溫度下的中性點。
- 常見 pH 0–14 刻度適用於許多稀水溶液的日常速查；濃酸、濃鹼、非水溶劑或特殊介質可能出現範圍外讀值，電極與量測方法也要適用該樣品。
- pH 數字不能獨立判斷是否可飲用、可接觸或可排放。水質、化學品安全和法規限值要按具體用途另查資料。
- pH 會受溫度、空氣中二氧化碳、樣品保存時間、緩衝能力和量測程序影響；水樣取回後的讀值未必代表原位置狀態。
USGS 說明一般水溶液 pH 刻度和每一級的十倍差異；IUPAC 的定義則以氫離子活度為基礎。兩種說法是「日常近似」和「嚴格定義」的層次差異，不應把活度、濃度與總酸量混為一談。
試紙、指示劑和 pH 計怎麼選
| 方法 | 讀值方式 | 適合情境 | 限制 |
|---|---|---|---|
| 石蕊試紙 | 顏色轉變，主要判斷偏酸或偏鹼 | 快速辨認方向 | 不能給出精確 pH，也無法辨識溶液成分。 |
| 廣範圍 pH 試紙 | 將顏色對照包裝上的色卡 | 粗略估計一段 pH 範圍 | 色卡分格、樣品顏色、混濁度和光線會影響判讀。 |
| 窄範圍試紙 | 對照較小 pH 區間的色卡 | 已知樣品大致範圍、需要較細的現場估計 | 使用前需選對量程；不適合未知樣品或精密分析。 |
| 液體指示劑 | 依指示劑變色區間判讀 | 滴定、教學或已知反應範圍 | 不同指示劑只在特定轉變區間有效；本身會加入樣品。 |
| 電子 pH 計 | 電極電位轉換成 pH 讀值 | 需要較高解析度、重複量測或現場／實驗室記錄 | 須選適用電極、按製造商方法校正和保養；顯示小數位不等於準確度。 |
使用電極式 pH 計時，依儀器與電極說明書保養，使用新鮮且適合量程的緩衝液校正。EPA 的飲用水 pH 方法建議在預期樣品值兩側選擇校正點，實際校正點、頻率、溫度補償和電極處理仍按儀器及採樣方法規定執行。
量測時的基本紀錄
| 紀錄項目 | 為什麼要記 |
|---|---|
| 樣品名稱、位置與用途 | 避免把不同水樣或不同批次讀值混在一起。 |
| 量測日期、時間和溫度 | 溫度會影響平衡、電極反應及中性參考。 |
| 量測工具與量程 | 試紙色卡、電極型號和儀表量程的解析能力不同。 |
| 校正緩衝液、校正日期和結果 | 追蹤儀表讀值是否可比；實驗與法規監測需遵循指定 QA/QC 程序。 |
| 讀值與重複量測差異 | 評估樣品是否穩定、電極是否充分平衡，以及現場讀值是否重現。 |
常見誤讀
- 「pH 4 比 pH 6 酸兩倍」： 在氫離子活度上約相差 100 倍，不是兩倍。
- 「pH 7 永遠中性」： 25°C 常用參考點是 7；中性值隨溫度改變。
- 「pH 14 是固定上限」： 0–14 是常用速查範圍，濃溶液可能出現範圍外值。
- 「讀到 pH 就知道酸有多少」： pH 描述活度，不等於可中和的總酸量或濃度百分比。
- 「電表顯示兩位小數就是很準」： 顯示解析度不代表量測準確度；須看校正、電極狀況、樣品和程序。
- 「試紙可確認成分或安全性」： 試紙只提供酸鹼反應資訊，不能辨識化學品，也不能代替風險評估。
官方資料與延伸閱讀
- IUPAC Gold Book：pH 定義：以氫離子活度定義 pH，並說明標準和量測的概念。
- USGS：pH and Water：說明常見 0–14 水溶液刻度、酸鹼判讀和每一級代表的十倍差異。
- US EPA Method 150.3：飲用水 pH 測定：說明 pH 計校正指南；實際流程依分析方法和儀表而異。
- 濃度單位換算：百分比、ppm、ppb 與 mg/L、mg/kg：比較質量／體積濃度，與 pH 對數值區分。
本文提供概念速查，不是特定水質或化學品的安全判定。飲用水、排水、泳池、土壤、製程或實驗室量測都應採用該用途指定的方法、儀器和法規限值。若要判讀家庭花圃的採樣、植物需求與改良材，見園藝土壤 pH 怎麼測與調整。查核日期：2026-10-07。
資料記錄