水素イオン指数
pOH = −log10 0.01 = 2
pH = 14.00 − 2 = 12
水酸化カリウムなどの他のアルカリ金属の水酸化物の場合も、アルカリのモル濃度 CMOH が 10 – 10 mol/L の範囲にあるなら、水酸化ナトリウム水溶液と同様にpOHを計算できる。溶質が強塩基ではなく弱塩基の場合は、後述するように、塩基解離平衡や加水分解を考慮する必要がある。
第2族元素(アルカリ土類金属)の水酸化物は、金属イオン1モルにつき水酸化物イオンを2モル含むイオン結晶である。これらの結晶が水に溶けるとき、濃度が十分に低ければ水酸化物イオン濃度 [OH] は水酸化物 M(OH)2 (M = Mg, Ca, Ba など) の濃度 CM(OH)2 の2倍に等しい。水酸化物の濃度が高くなると、金属イオンの加水分解
M 2 + + OH − ↽ − − ⇀ M ( OH ) + {\displaystyle {\ce {M^2+ + OH^- <=> M(OH)+}}}
が起こるので、[OH] は 2CM(OH)2 よりも小さくなる。しかしながら、第2族元素の金属イオンはアルカリ金属イオンに次いで加水分解しにくいイオンであり、また第2族元素の水酸化物の水への溶解度は比較的小さいので、簡単のため、[OH] = 2CM(OH)2 と置いてpOHを計算することが多い。
フェノールのpH計算がおかしな結果になったのは、水の自己解離を無視したためである。水の自己解離を考慮すると、弱酸の水溶液の [H] と c の関係は一般に次式で表される。
c = 1 K a ( [ H + ] 2 + K a [ H + ] − K a K w [ H + ] − K w ) {\displaystyle c={\frac {1}{K_{\text{a}}}}\left([\mathrm {H} ^{+}]^{2}+K_{\text{a}}[\mathrm {H} ^{+}]-{\frac {K_{\text{a}}K_{\text{w}}}{[\mathrm {H} ^{+}]}}-K_{\text{w}}\right)}
希薄水溶液中においては、水素イオン活量 aH は mol/L 単位で表した水素イオン濃度 [H] の数値にほぼ等しいと近似される。このとき以下の式でpHを求めることができる。
p H = − log 10  [ H + ] m o l / L = log 10  1 [ H + ] / ( m o l / L ) {\displaystyle \mathrm {pH} =-\log _{10}{\frac {[\mathrm {H} ^{+}]}{\mathrm {mol/L} }}=\log _{10}{\frac {1}{[\mathrm {H} ^{+}]/(\mathrm {mol/L} )}}}
適度な濃度(1 mol/L ないし 1 μmol/L、すなわち 10 – 10 mol/L)の塩酸の水素イオン濃度 [H] は、塩酸のモル濃度 CHCl に等しい。よって塩酸のpHは、この式から直ちに計算することができる。
強酸の水溶液の [H] と CHA の関係は、一般に次式で表される。
[ H + ] = 1 2 ( C H A 2 + 4 K w + C H A ) {\displaystyle [\mathrm {H} ^{+}]={\frac {1}{2}}\left({\sqrt {{C_{\mathrm {HA} }}^{2}+4K_{\text{w}}}}+C_{\mathrm {HA} }\right)}
ただし Kw は水のイオン積であり、25 °Cでは Kw = 1.008×10 mol/L である。数値を入れて計算すると