SJG-2083CS オンライン酸アルカリ濃度計

純水では、分子のごく一部がH2O構造から水素原子を1つ失う「解離」と呼ばれるプロセスを経て、少量の水素イオン（H+）と残留水酸化イオン（OH-）が水に溶け込みます。

少量の水分子の絶え間ない生成と解離の間には平衡が存在します。

水中の水素イオン（OH-）は他の水分子と結合してヒドロニウムイオン（H3O+）を形成します。これは一般的に水素イオンと呼​​ばれます。これらの水酸イオンとヒドロニウムイオンは平衡状態にあるため、溶液は酸性でもアルカリ性でもありません。

酸は溶液に水素イオンを放出する物質であり、塩基またはアルカリは水素イオンを吸収する物質です。

水素を含む物質はすべて酸性というわけではありません。なぜなら、ほとんどの有機化合物では水素が炭素原子に非常に強く結合しているのに対し、水素は容易に放出される状態で存在する必要があるからです。したがって、pHは、溶液中に放出される水素イオンの数を示すことで、酸の強さを定量化するのに役立ちます。

塩酸は、水素イオンと塩化物イオンの間のイオン結合が極性であるため、水に容易に溶解し、多くの水素イオンを生成して溶液を強酸性にするため、強酸と呼ばれます。そのため、pH値は非常に低くなります。水中でのこのような解離は、エネルギー利得の観点からも非常に有利であり、そのため容易に起こります。

弱酸とは、一部の有機酸のように、水素を供与するものの、容易には供与しない化合物です。例えば、酢に含まれる酢酸は、多くの水素を含みますが、カルボン酸基に水素を結合させ、共有結合または非極性結合を形成します。

その結果、分子から離脱できるのは水素のうちの 1 つだけとなり、それでも水素を放出することで得られる安定性はあまり大きくなりません。

塩基またはアルカリは水素イオンを受け入れ、水に加えられると、水の解離によって形成された水素イオンを吸収し、水酸化イオン濃度に有利なバランスに変化して、溶液をアルカリ性または塩基性にします。

一般的な塩基の例としては、石鹸の製造に使われる水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）が挙げられます。酸とアルカリが正確に等モル濃度で存在すると、水素イオンと水酸化物イオンが容易に反応し、塩と水を生成します。この反応は中和と呼ばれます。