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[H^+] 記為氫離子的摩爾體積濃度。
[OH^-] 記為氫氧離子的摩爾體積濃度。
pH 的定義是： pH = -log[H^+]
在純水中，極少部分的水分子會進行自解離，生成氫離子 (H^+) 和氫氧離子 (OH^-)。
H2O(l) ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq)
絕大部分的水分子都沒有解離，仍以水分子形式存在。
由於一個解離的水分子會形成一個氫離子和一個氫氧離子，所以在純水中，氫離子的濃度與氫氧離子的濃度相等，即
[H^+] = [[OH^-]
因此，純水為中性。
在常溫下（25°C）：
[H^+] = [OH^-] = 1 x 10^-7 mol/L
pH = -log(1 x 10^-7) = 7
當溫度升高時（> 25°C）：
H2O(l) ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq)
在較高溫度下，水分子獲得較多的能量去斷裂 O-H 鍵來生成 H^+ 離子和 OH^- 離子。因此，H^+ 離子的濃度和 OH^- 離子的濃度都比 25°C 的濃度高。即：
[H^+] = [OH^-] > 1 x 10^-7 mol/L
log [H^+] > log(1 x 10^-7)
pH = -log[H^+] < -log(1 x 10^-7)
pH < 7
2012-06-24 01:16:49 補充：
那又是為什麼兩者的乘積為1*10^-14?
這是在 25°C 溫度下水自解離的解離常數。
H2O(l) ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq)
Kw = [H^+] [OH^-] = 1 x 10^-14 M²
2012-06-24 01:18:04 補充：
一個增高另一個不就該下降?
加入酸或加入鹼的話，要維持化學平衡，自然會 [H^+] 與 [OH^-] 其一上升，另一個自然會下降，以維持它們的乘積是 1 x 10^-14 M²。
但現在是純水，並沒有加入酸或鹼‧H2O(l) ⇌ H^+(aq) + OH^-(aq)
純水的自解離，每形成一個 H^+ 離子，必定同時形成一個 OH^- 離子。
因此，[H^+] = [OH^-]，而且隨溫度改變而同時升降。
2012-06-24 01:21:27 補充：
pH值小於 7 不就代表氫離子濃度 > 氫氧根離子濃度?
以上所述只是在 25°C 下的情況。但溫度在 25°C 以上就未必正確了。
