اصلاح یک باور غلط: پی اچ منفی هم داریم

پی اچ یک ماده/محلول، ابزاری‌ست برای اندازه‌گیری میزان اسیدی یا بازی بودن آن ماده/محلول که کاربردهای وسیعی در علوم شیمی، بیوشیمی، خاک، صنایع و موارد دیگر دارد. برای اندازه‌گیری این ابزار هم کافی‌ست که لگاریتم (در مبنای ۱۰) غلظت یون هیدرونیوم موجود را محاسبه کنیم. یعنی:

محاسبه‌ی چنین لگاریتمی دامنه‌ی محدودی ندارد و این یعنی الزامی نیست که pH بازه‌ای بین ۰ تا ۱۴ را شامل شود. این مسئله که دامنه‌ی pH حتماً باید عددی بین ۰ تا ۱۴ باشد، در کتب مرجع و اصلی بسیاری از جمله‌ دیکشنری علم (نوشته‌ی هاچینسون)، مبانی شیمی تجزیه اسکوگ، شیمی عمومی (نوشته مورگان) و … به غلط آمده‌است.

از طرف دیگر، منابع و مقالات بسیاری هم باتوجه به قوانین ریاضی مربوط به لگاریتم (که در آن ممکن است عدد حاصل از لگاریتم، منفی هم بشود)، به پی اچ منفی اشاره کرده‌اند اما مثالی برای آن نیاورده‌اند؛ شاید به‌این دلیل که ساخت و تهیه‌ی محلولی با پی اچ منفی در محیط آزمایشگاهی، کاری بسیار دشوار است و برای نگهداری از آن‌ها، بافری که بتواند pH<1 را تحمل کند، خیلی سخت به‌دست می‌آید. به همین خاطر است که بسیاری، ترجبح می‌دهند به‌جای گزارش عدد منفی برای پی اچ، مقدار غلظت یون هیدرونیوم در محلول را عددی بین  تا  مول بر لیتر نشان داده و شماتیک دامنه‌ی تغییرات پی اچ را به‌صورت زیر رسم کنند:

مفهوم شکل بالا این است که کران بالا و پایین در دامنه‌ی تغییرات پی اچ، بسته هستند در صورتی که بهتر است این دامنه‌ی تغییرات را به‌صورت باز و به شکل زیر نشان دهیم:

برای جلوگیری از گیج شدن دانش‌آموزان یا دانشجویان در مورد این مسئله، می‌توان از مثال‌هایی هم استفاده کرد. برای نمونه، محلول HCl غلیظی که در اکثر آزمایشگاه‌ها نیز یافت شده و ۳۷% جرمی است، pHی حدوداً برابر با  و محلولی اشباع از NaOH، دارای pHی حدوداً برابر با  است. یا می‌توان گفت که چشمه‌های آب گرم حاصل از آتش‌فشان‌ها (که خود  و  طبیعی تولید می‌کنند)، دارای پی اچ منفی و برابر با  و حتی آبی که از چشمه‌های نزدیک به مناطق دارای معادن آهن بیرون می‌آید، دارای pHی برابر با  است.