چرا PH در دمای اتاق بین 0 و 14 است؟

همان طور که می دانیم در دمای 25 درجه حاصلضرب غلظت H+ در OH– مقداری ثابت و برابر 10-14 است: 1) [H+][OH–]=10-14 وقتی می گوییم مقدار ثابت یعنی با افزایش غلظت H+ غلظت OH– آنقدر کاهش می یابد تا دوباره رابطه 1 برقرار شود و برعکس. برای آن که از اعداد کوچک غلظت رها شویم رابطه ی پی اچ را خلق کرده اند: pH=-log[H+] به همین دلیل محدوده ی پی اچ از صفر تا چهارده هست البته در اسید های با غلظت بالای یک مولار پی اچ منفی هم می شود.

درسته که پتانسیل هیدروژنی (pH) در آب معمولاً بین 0 تا 14 است، ولی این محدودیت نباید این معنی رو بده که نمی‌توان اسید یا باز قوی‌ای را به طوری حل کرد که pH خارج از این محدوده باشد. دلیل این محدوده در آب به دلیل رابطه بین غلظت یون‌هیدرونیوم (H3O+) و غلظت یون‌هیدروکسید (OH-) است که به شکل زیر است: $K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-]$ که در آب دمای اتاق، \( K_w \) حدوداً برابر با \( 1 \times 10^{-14} \) می‌شود. این به این معنی است که زمانی که غلظت یون‌هیدروژن (H3O+) افزایش می‌یابد، غلظت یون‌هیدروکسید (OH-) کاهش می‌یابد و بالعکس. بنابراین، pH نمی‌تواند خارج از محدوده 0 تا 14 باشد به دلیل اینکه محصول ثابت آب \( K_w \) محدودیتی برای تعیین مقادیر pH فراهم می‌کند. در مورد غلظت یون‌هیدروژن (H3O+)، اگر غلظت این یون به بیش از \( 1 \times 10^{-14} \) mol/lit (یعنی pH کمتر از 0) یا به کمتر از \( 1 \times 10^{-14} \) mol/lit (یعنی pH بیشتر از 14) برسد، این به معنی آن است که غلظت یون‌هیدروکسید به صورت منطقی واقعی وجود ندارد، چرا که محصول ثابت آب محدودیتی برای این وجود دارد. بنابراین، علما این محدودیت را بر اساس ترمودینامیک و شیمی آب تعریف کرده‌اند که مرزهای ممکن برای مقادیر pH را تعیین می‌کند.

میشه ما PH منفی هم داریم که در سطح دبیرستان نیست اما خواستید براتون میفرستم