Koncentrationen af hydrogenioner, påvirker mange kemiske reaktioner i laboratoriet og næsten alle fysiologiske processer i den menneskelige krop. Forståelsen af udtrykket for hydrogenionkoncentrationer, er derfor afgørende for lægen der træffer medicinske beslutninger og for laboranten der analyserer sig til testresultaterne som hjælper med disse beslutninger.

Serum, urin, andre biologiske væske og almindelige laboratorieopløsninger har H⁺ koncentrationer der er svært udtrykkelige i de enheder der tidligere er blevet nævnt. For eksempel er koncentrationen af H⁺ ioner i blodet kun 0,00000004 M (4 • 10^-8 M). For at forenkle disse upraktiske tal, foreslog den danske biokemiker Søren Sørensen i 1909, mængden ”pH”. Han definerede begrebet pH som puissance d’hydrogène, der kan oversættes til potensen af hydrogen og som udtrykker [H⁺] som en negativ logaritme af 10. Med andre ord, [H⁺] = 10^-pH.

Hvis man omarrangerer denne ligning, får man:

Blods pH kan ud fra dette beregnes til:

Det er klart, at det er meget nemmere at skrive ”7,4” end at skrive ”0,00000004” eller ”4 • 10^-8. Lad os tage et kig på pH skalaen som den er beregnet ud fra ovenstående ligning og vist i tabel 1.

Tabel 1 – pH skalaen

Denne skala har mindst fire vigtige træk:

• Som pH stiger, aftager koncentrationen af [H⁺]. Deres forhold er derfor omvendt proportionale.
• En forskel på 1 pH enhed – for eksempel 8 til 9 eller 5 til 4 – repræsenterer en tifold ændring i H⁺ koncentrationen. Dette skyldes, at skalaen er logaritmisk og basen er 10. Således er en opløsning med pH 6, 100 gange mere koncentreret end en opløsning ved pH 8, med hensyn til H⁺.
• Koncentrationen af H⁺ er i ”mol/L”. pH konventionen er kun gældende for denne koncentrationsenhed.
• I kraft af at være en logaritme, er pH dimensionsløs; altså den har ingen enhed. Således siger vi at ”pH er 7” ikke at ”pH er 7 mol/L”.

En opløsning med pH 7,0 er ”neutral”. Ved pH 6,5 er den ”sur” og ved pH 7,7 er den ”basisk” eller ”alkalisk” (strengt taget, er dette kun sandt ved 25 ºC. Ved andre temperaturer, kan disse retningslinjer variere noget).

Selv om en hel pH enhed, svare til en faktor to, afspejler hver formindskelse på 0,30 pH enheder en fordobling af H⁺ koncentrationen og enhver stigning på 0,30 pH enheder, svarer til en halvering af H⁺ koncentrationen. Denne viden er nyttig i en hurtig sammenligning af to pH værdier. Hvis H⁺ koncentrationen fordobles, går pH ned med 0,30 og hvis H⁺ koncentrationen halveres, stiger pH værdien med 0,30. For eksempel hvis pH værdien falder fra 4,50 til 4,20, er H⁺ koncentrationen steget med en faktor på to fra 3,16 • 10^-5 M til 6,31 • 10^-5 M. Ligeledes hvis pH stiger fra 7,10 til 7,40, er H⁺ koncentrationen faldet med en faktor på 2 fra 7,94 • 10^-8 M til 3,98 • 10^-8 M.

Dette forhold opstår, fordi logaritmen af 2 er 0,30. Kog på hvad der sker, når H⁺ koncentrationen fordobles:

Hvad den sidste ligning i denne sekvens siger er, at når [H⁺] fordobles, går den oprindelige pH ned med 0,30. Når H⁺ koncentrationen halveres, stiger den oprindelige pH med 0,30: