Водородный показатель характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде.

величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н⁺ и ОН^-, образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН^-, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н⁺ (рН<7)- кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН.

Очень часто показатель рН путают с такими параметрами, как кислотность и щелочность воды. Важно понимать разницу между ними. Главное заключается в том, что рН - это показатель интенсивности, но не количества. То есть, рН отражает степень кислотности или щелочности среды, в то время как кислотность и щелочность характеризуют количественное содержание в воде веществ, способных нейтрализовывать соответственно щелочи и кислоты. В качестве аналогии можно привести пример с температурой, которая характеризует степень нагрева вещества, но не количество тепла. Например, опустив руку в воду, мы можем сказать какая вода - прохладная или теплая, но при этом не сможем определить сколько в ней тепла (т.е. условно говоря, как долго эта вода будет остывать).

pH воды - один из важнейших рабочих показателей качества воды, во многом определяющих характер химических и биологических процессов, происходящих в воде. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т.д.

Каждое значение рН отвечает определенному содержанию катионов водорода в 1 л раствора. В чистой воде и в нейтральных растворах, где концентрация катионов водорода составляет 1 · 10⁻⁷ моль, значение рН равно 7.В растворах кислот содержание катионов водорода увеличивается, а содержание гидроксид-ионов уменьшается, в растворах щелочей наблюдается обратная картина. В соответствии с этим меняется и значение водородного показателя (рН).

Кислоты, попадая в воду, диссоциируют, и концентрация катионов водорода становится больше 1 · 10⁻⁷ моль.Сильные кислоты в водной среде диссоциируют необратимо. Например, хлороводородная кислотаполностью превращается в катионы водорода H⁺ и хлоридные анионы Cl⁻:

HCl = H⁺ + Cl⁻

Диссоциация слабых кислот, например угольной H₂CO₃, протекает обратимо, и далеко не все присутствующие в растворе молекулы H₂CO₃превращаются в катионы H⁺ и анионы HCO₃⁻. Тем не менее катионов H⁺ в растворах таких кислот больше, чем в чистой воде (например, 1 · 10⁻⁵ или 1 · 10⁻⁶ моль в каждом литре раствора). Таким образом, концентрация катионов водорода в растворах кислот в растворе всегда больше, чем 1 · 10⁻⁷ моль/л, а рН − меньше 7.
Водородный показатель рН, меньший 7, отвечает кислотной среде раствора.

Если рН находится в интервале 5−7, то среда раствора считается слабокислотной, если рН меньше 5, то сильнокислотной: чем сильнее кислота, тем ниже значение рН.

В результате диссоциации оснований в водном растворе появляются гидроксид-ионы, которые связывают катионы водорода, присутствующие в чистой воде, и уменьшают их количество в щелочном растворе:

NaOH = Na⁺ + OH⁻

H⁺ + OH⁻ = H₂O

Растворение в 1 л воды 1 · 10⁻² моль сильного основания − гидроксида натрия NaOH − приводит к появлению 1 · 10⁻² моль гидроксид-ионов. Содержание катионов водорода в полученном растворе оказывается равным 1 · 10⁻¹² моль, а рН принимает значение 12. Если в 1 л воды растворить 1 · 10⁻³ моль NaOH, то гидроксид-ионов получится 1 · 10⁻³ моль (1 · 10⁻¹¹ моль катионов H⁺, рН = 11). Растворение в том же объеме 1 · 10⁻⁴ моль NaOH даст 1 · 10⁻⁴ моль OH⁻ (1 · 10⁻¹⁰ моль катионов H⁺, рН = 10), и т.д.

Таким образом, в растворах оснований концентрация катионов водорода всегда меньше 1 · 10⁻⁷ моль/л, а водородный показатель рН − всегда больше 7. Среда в таких растворах щелочная.

Для растворов сильных оснований, диссоциация которых идет необратимо, значение рН будет существенно выше 7.

Диссоциация слабых оснований, например, гидрата аммиака, протекает лишь частично, гидроксид-ионов в этом случае образуется меньше, и рН не столь заметно превышает значение, характерное для нейтральной среды. Раствор считается слабощелочным при рН от 7 до 9 исильнощелочным при рН выше 9.

Значения водородного показателя (рН) водных растворов распространенных веществ обычно находятся в интервале от 1 до 13.
Приближенно оценить рН растворов можно с помощью кислотно-основных индикаторов. Для более точного измерения водородного показателя используют приборы − рН-метры.

Индикаторы

Индикаторы − органические вещества, принимающие характерную окраску в нейтральной, кислотной и щелочной среде, в зависимости отзначения рН.

Метилоранж, или метиловый оранжевый (индикатор на кислотную среду) становится розовым в сильнокислотном растворе, а фенолфталеин(индикатор на щелочную среду) − малиновым в сильнощелочном растворе.

гидролиза) а наоборот, влево, из-за связывания ионов меди в практически нерастворимый сульфид меди.