ในสารละลายกรดหรือสารละลายเบสจะมีทั้งไฮโดรเนียมไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออนอยู่ในปริมาณที่แตกต่างกัน นักวิทยาศาสตร์จึงกำหนดเกณฑ์ในการบอกความเป็นกรด-เบสของสารละลาย เรียกว่า pH ของสารละลายไว้ดังนี้

เพื่อความสะดวกในการบอกความเป็นกรด - เบสของสารละลาย จึงกำหนดให้ใช้ความเข้มข้นของ H3O+ เป็นเกณฑ์ โดยสารละลายกรดจะมี [H3O+] มากกว่า 1.0 x 10-7 โมล/ลูกบาศก์เดซิเมตร ส่วนสารละลายเบสจะมี [H3O+] น้อยกว่า 1.0 x 10-7 โมล/ลูกบาศก์เดซิเมตร แต่เนื่องจากความเข้มข้นของ H3O+ มีค่าน้อย จึงไม่สะดวกต่อการนำมาใช้งาน ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอให้เปลี่ยนค่าความเข้มข้นของ H3O+ ให้อยู่ในรูปที่ใช้งานได้สะดวก โดยใช้ความสัมพันธ์ของ log ในการหาค่าความเข้มข้น โดยการหาค่า log ของความเข้มข้น H3O+ แล้วคูณด้วย -1 ทำให้เกิดเป็นค่าใหม่ เรียกว่า ค่า pH ซึ่งเท่ากับ -log[H3O+]

ค่า pH ของสารละลายที่เป็นกลางสามารถคำนวณได้ ดังนี้

สารละลายที่เป็นกลางจะมี     [H3O+]    =    1.0 x 10-7 mol/dm3
  pH    =    - log [H3O+]
  =    - log (1.0 x 10-7)
  =    7 log 10 – log 1.0
  =    7 – 0        
  =    7

ดังนั้น สารละลายที่เป็นกลางจะมี pH เท่ากับ 7 ส่วนสารละลายที่มีสมบัติเป็นกรดจะมี pH น้อยกว่า 7 และสารละลายที่มีสมบัติเป็นเบสจะมี pH มากกว่า 7

สำหรับสารละลายกรดแก่และเบสแก่ที่มีความเข้มข้น H3O+ หรือ OH- ในสารละลายมากกว่า 1 โมล/ลูกบาศก์เดซิเมตร จะมีค่า pH เกินช่วง 1 – 14 ได้ กล่าวคือ pH ของสารละลายมีค่า pH น้อยกว่า 1 หรือมากกว่า 14 ก็ได้

ในห้องปฏิบัติการทั่วไป นักเรียนสามารถใช้กระดาษ pH ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์ หรือ pH meter ในการตรวจสอบค่า pH ได้ ซึ่งการใช้ pH meter จะทำให้สามารถวัดค่า pH ได้อย่างละเอียด

อินดิเคเตอร์ คือ สารที่ใช้บอกความเป็นกรด - เบส ของสารละลายได้ อาจเป็นกรดหรือเบสอ่อน ๆ ซึ่งสามารถเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้ เมื่อ pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นสารประกอบที่เปลี่ยนสีได้ที่ pH เฉพาะตัวจะถูกนำมาใช้เป็นอินดิเคเตอร์ได้ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ที่เป็นกรดอ่อนที่มีสูตรโครงสร้างซับซ้อน

อย่างไรก็ตาม อินดิเคเตอร์ชนิดหนึ่ง ๆ จะใช้หาค่า pH ของสารละลายได้อย่างคร่าว ๆ เท่านั้น เช่น เมื่อนำสารละลายมาเติมเมทิลออเรนจ์ลงไป (ช่วง pH ของเมทิลออเรนจ์เท่ากับ 3.0 – 4.4 และสีที่เปลี่ยนอยู่ในช่วงสีแดง - เหลือง) ถ้าสารละลายมีสีเหลืองหลังจากหยดเมทิลออเรนจ์แสดงว่า สารละลายนี้มี pH ตั้งแต่ 4.4 ขึ้นไป ซึ่งอาจมีสมบัติเป็นกรด กลาง หรือเบสก็ได้ ดังนั้น การหาค่า pH ของสารละลายหนึ่ง ๆ อาจจะต้องใช้อินดิเคเตอร์หลาย ๆ ชนิด แล้วนำข้อมูลมาวิเคราะห์ pH ของสารละลายร่วมกัน และหากนำอินดิเคเตอร์แต่ละชนิดมาผสมกันในอัตราส่วนที่เหมาะสมจะได้อินดิเคเตอร์ที่ใช้บอกค่า pH ของสารละลายได้ละเอียดยิ่งขึ้น เรียกอินดิเคเตอร์ผสมนี้ว่า ยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอร์

ปิตุพร  พิมพาเพชร