Morda je najpomembnejša povezava med pH in koncentracijo ta, da je pH po svoji naravi merilo koncentracije vodikovih ionov v dani raztopini. Spojine z visokimi vrednostmi pH so bazične ali alkalne, medtem ko so spojine z nižjimi vrednostmi kisle. Odčitki se gibljejo med nič in štirinajst, pri čemer je povprečje sedem nevtralen pH. Lastnosti kislin in baz določata tako pH kot koncentracija kislinskih in baznih molekul v raztopini. Kot taka gresta oba koncepta nujno z roko v roki. Težko je govoriti o pH določene raztopine brez razumevanja koncentracije elementov, ki jih vsebuje, in poznavanje razpada koncentracije določenih spojin nujno osvetli njen pH. Kemiki in raziskovalci običajno izračunajo oboje skupaj.
Razumevanje pH na splošno
Na splošno je pH meritev koncentracije vodikovih ionov v kateri koli raztopini. Splošno je bilo predlagano, da črki “p” in “h” pomenita “moč vodika”, čeprav to v znanstveni skupnosti ni trdno uveljavljeno. Ugotovljeno pa je, da je pH univerzalen; kot meritev se uporablja v vseh vrstah kemičnih in matematičnih aplikacij in je pomembna za najrazličnejše procese, od proizvodnje hrane do ustvarjanja zdravil.
Na logaritemski lestvici
Vse raztopine imajo določen pH in so narejene s topilom, običajno vodo, in topljencem, ki se zlahka raztopi v izbranem topilu. Uporaba logaritemske lestvice za pH pomaga ohranjati lestvico majhno, hkrati pa ohranja dragocene informacije, ki jih predstavlja lestvica pH. Ena od povezav med pH in koncentracijo vodikovih ionov je, da skupaj omogočata uporabo logaritmične lestvice. Nižji kot je pH, bolj koncentrirani so vodikovi ioni, ker pH meri negativni log koncentracije vodikovih ionov, kar pomeni, da je koncentracija 0.1 ionov ena na lestvici pH, 0.001 pa tri.
Drug način razmišljanja o tem je, da postaneta pH in koncentracija linearno povezana za faktor deset, pH pa se spremeni za faktor ena, ko se koncentracija vodikovih ionov spremeni za faktor deset. Normalno razmerje naj bi bilo eksponentno in ta povezava pomaga preprečiti dolgočasne enačbe, ki vključujejo višje ravni matematike. To samodejno spremeni ukrivljeno razmerje v linearno razmerje, kjer se uporablja preprosta matematika. Ravna črta lahko olajša vizualizacijo napovedi, razmerij med različnimi koncentracijami in izračunov.
Podobnosti izračunov
Druga povezava med pH in koncentracijo je, da se oba izračunata na podoben način. Koncentracija raztopine meri, koliko je prisotnega določenega atoma ali molekule v primerjavi s celotno raztopino. pH je posebna meritev koncentracije, ki upošteva, koliko vodikovih ionov je v raztopini v primerjavi z vsem ostalim. Večina drugih izračunov koncentracije ne uporablja pH lestvice. Mnogi uporabljajo enoto, imenovano molarnost, ki je količina atomov ali molekul, ki so na voljo na liter topila.
Kot sprememba gradientov
pH in koncentracija skupaj določata predvidljive spremembe lastnosti katere koli raztopine kisline ali baze. To lahko pokažemo s segrevanjem topila, raztopljenega v topljenci, kot je slana voda, in čistega topila do vretja. Temperatura, pri kateri začne ena raztopina vreti, bo različna, zato se lastnosti pretvorbe iz tekočine v plin spreminjajo s povečanjem koncentracije topljenca. Podobno je mogoče povečati temperaturo vrelišča ali znižati temperaturo zmrzovanja raztopine. Na primer, dodajanje majhne količine bikarbonatne soli vodi to naredi s povečanjem koncentracije osnovne soli in zvišanjem pH vrednosti.