盐水未必中性
同样每升 0.1 摩尔的八种盐，滴进同一种指示剂：食盐水是绿的，洗衣碱是紫的，明矾是红的。
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八支管，一种指示剂
八支试管里各是 14 毫升、每升 0.1 摩尔的一种盐的溶液，都加了同样的通用指示剂。它们立在透明的亚克力架上，后面是一块 LED 灯箱，光从后面透过每一管。
从左到右是明矾、氯化铵、氯化镁、氯化钠（食盐）、碳酸氢钠（小苏打）、醋酸钠、磷酸氢二钠和碳酸钠（洗衣碱）。颜色从红、橙、黄、绿，排到蓝和紫。
按本页的计算，八管的 pH 依次是 3.7、5.1、6.2、7.0、8.3、8.9、9.7、11.7。都是盐，只有食盐水是中性的；有的偏酸，有的偏碱。
每管 14 毫升，每升 0.1 摩尔 · 25 °C，不含二氧化碳的水 · pH 3.7 到 11.7 · 颜色按 CDH 的 pH 4–11 色卡
食盐水为什么是绿的
水自己也在交换质子：一个水分子把 H⁺ 交给另一个，成了 H₃O⁺ 和 OH⁻，随即又换回来。在 25 °C 时，两者浓度的乘积 Kw 等于 1.0 × 10⁻¹⁴，纯水里各是每升 1.0 × 10⁻⁷ 摩尔，pH 7.00，即中性。
食盐溶进水里，成了 Na⁺ 和 Cl⁻，各被一圈水分子围着。Cl⁻ 是盐酸这种强酸留下的，几乎不会从水里接过质子；Na⁺ 也几乎不会交出质子。所以每升 0.1 摩尔的食盐水仍是 pH 7.00，指示剂也就停在绿色。
敞着放就不一样了：空气里的二氧化碳溶进去，成了很弱的酸。按本页的计算，和今天空气里约 427 ppm 的二氧化碳平衡后，纯水和食盐水都约 pH 5.6，美国环保署说正常的雨水也是这个数。课堂演示常用煮沸过的水来配，本页的计算也按不含二氧化碳的水。
H₂O + H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻ · Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴，25 °C · 中性 pH 7.00 · 敞口约 pH 5.6
醋酸根接过一个质子
醋酸是弱酸，不大肯放出质子；反过来，醋酸交出质子后剩下的醋酸根 CH₃COO⁻，就会去接质子。它在水里偶尔从一个水分子那里接过一个 H⁺，变回醋酸，留下一个 OH⁻。
CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻。多出来的 OH⁻ 让溶液偏碱：每升 0.1 摩尔的醋酸钠，按本页的计算 pH 8.88，指示剂是蓝的。Na⁺ 在这里只是旁观。
用氢氧化钠滴定醋酸，到当量点时瓶里正是醋酸钠溶液，所以那一点的 pH 不是 7，见《酸碱滴定》里的「换成醋酸」。
CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻ · 每升 0.1 摩尔醋酸钠 pH 8.88
铵根交出一个质子
氨是弱碱，铵根 NH₄⁺ 是它接过一个质子后的样子。铵根偶尔把这个质子交给一个水分子，变回氨，留下一个 H₃O⁺。
NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺。溶液因此偏酸：每升 0.1 摩尔的氯化铵，按本页的计算 pH 5.12，指示剂是橙的。这回旁观的是 Cl⁻。
两种离子都会和水交换质子时，看谁更强。醋酸铵里，铵根交出质子，醋酸根接过质子，两边几乎一样强，溶液是 pH 7.00。这和食盐水的中性不同：每 1 000 个醋酸根里约有 6 个变成了醋酸。
NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺ · 每升 0.1 摩尔氯化铵 pH 5.12 · 醋酸铵 pH 7.00
一万三千个里一个
酸越弱，它的伙伴越容易接质子：弱酸的 Ka 和它的伙伴的 Kb 相乘，正好是水的 Kw。醋酸的 Ka 是 1.75 × 10⁻⁵，醋酸根的 Kb 就是 5.7 × 10⁻¹⁰。
醋酸根的 Kb 这么小，每升 0.1 摩尔的醋酸钠里，按本页的计算只有 0.0075% 的醋酸根接到了质子，大约一万三千个里一个。盐并没有“分解”，只是极少的离子和水换了一个质子。
这就够了：留下的 OH⁻ 是纯水里的七十多倍，pH 从 7 升到 8.88。氯化铵里也只有约 0.0075% 的铵根交出了质子。接质子更有力的离子，反应的比例就大得多，比如洗衣碱里的碳酸根。
Ka × Kb = Kw · 醋酸 Ka 1.75 × 10⁻⁵ → 醋酸根 Kb 5.7 × 10⁻¹⁰ · 0.0075%，约一万三千个里一个
小而带电多的离子
明矾那管是红的，是因为铝离子。Al³⁺ 在水里被六个水分子围着，成了 [Al(H₂O)₆]³⁺。离子小，电荷又多，把这些水分子的 O–H 键拉得更偏，其中一个就容易交出一个 H⁺。
[Al(H₂O)₆]³⁺ + H₂O ⇌ [Al(H₂O)₅OH]²⁺ + H₃O⁺。按本页的简单模型，每升 0.1 摩尔的明矾 pH 3.7；把铝和硫酸根结成的离子对也算上，约 4.1–4.3。指示剂都显红。
电荷越多、离子越小，通常越酸。CRC 手册给的 pKa：Na⁺ 14.8，Mg²⁺ 11.4，Al³⁺ 5.0。所以氯化镁只是微微偏酸：每升 0.1 摩尔时 pH 6.2，指示剂偏黄。Fe³⁺ 更酸，pKa 约 2.2，氯化铁溶液的黄棕色有一部分就来自失去了 H⁺ 的离子，见《两种铁离子》。
[Al(H₂O)₆]³⁺ + H₂O ⇌ [Al(H₂O)₅OH]²⁺ + H₃O⁺ · pKa：Na⁺ 14.8，Mg²⁺ 11.4，Al³⁺ 5.0（CRC）
小苏打和洗衣碱
小苏打是碳酸氢钠，洗衣碱是碳酸钠，同属碳酸盐。每升 0.1 摩尔时，小苏打 pH 8.34，洗衣碱 11.65。碳酸根 CO₃²⁻ 接质子的 Kb 是 2.1 × 10⁻⁴，碳酸氢根只有 2.3 × 10⁻⁸，相差约一万倍。洗衣碱里约 4.5% 的碳酸根接到了质子。
碳酸氢根既能接质子，也能交出质子，两件事互相抵消，pH 停在碳酸的两个 pKa 正中间，即 6.35 和 10.33 的平均值 8.34。冲稀它，pH 几乎不动：从每升 1 摩尔冲稀到 0.001 摩尔，按本页的计算 pH 只从 8.34 降到 8.30。
醋酸钠和氯化铵就不同：每冲稀十倍，pH 向 7 走 0.50；洗衣碱也降 0.5 左右。冲稀时一个平衡怎样移动，见《冷了变淡，热了变深》。
CO₃²⁻ Kb 2.1 × 10⁻⁴ · HCO₃⁻ Kb 2.3 × 10⁻⁸（OpenStax）· 小苏打 pH ≈ (pKa₁ + pKa₂) ÷ 2 = 8.34
颜色只给个大概
通用指示剂是几种指示剂混在一起，每一种在大约 pKa ± 1 的范围里变色，合起来从红到紫。本页的颜色按 CDH Fine Chemical 的 pH 4–11 色卡：4 红，5 橙红，6 黄，7 浅绿，7.5 绿，8.5 蓝绿，9 蓝，10 紫，11 深红紫。别家的色卡相差约一个 pH 单位，所以 8.3 的小苏打和 8.9 的醋酸钠，颜色只差一点。
要读到小数，得用 pH 计：玻璃电极浸在溶液里，读数到 0.01。烧杯里是每升 0.1 摩尔的碳酸钠，pH 计显示 11.39。它量的是 H⁺ 的活度：离子多的溶液里，读数比按浓度算的 11.65 低一些（本页按 Davies 式修正）。手册里 1% 碳酸钠溶液的实测值是 11.37。
CDH 色卡：4 红 · 6 黄 · 7 浅绿 · 9 蓝 · 10 紫 · pH 计读到 0.01 · 碳酸钠：按浓度 11.65，按活度 11.39
洗衣、胃药和化肥
洗衣碱的溶液是碱性的，因为碳酸根从水里接过质子；厂家把它当作去油的清洁剂出售。它的固体溅进眼睛有刺激。
小苏打是抗酸药的一种成分，美国的非处方抗酸药规定里列着碳酸氢钠：碳酸氢根接过胃酸里的 H⁺，变成水和二氧化碳。
铵态氮肥会让土壤慢慢变酸，但主要不是铵根自己交出质子：在 pH 5–7 的土壤里，按本页的计算只有 0.006–0.56% 的铵变成了氨。是土壤里的细菌把铵氧化成硝酸根，每个氮放出两个 H⁺。康奈尔大学的课程说，这常常是施肥的农田里最大的单一酸源。
洗衣碱：碳酸根接过 H⁺ · 小苏打：HCO₃⁻ + H⁺ → H₂O + CO₂ · 铵肥的硝化：NH₄⁺ + 2O₂ → NO₃⁻ + 2H⁺ + H₂O
从紫罗兰糖浆说起
1664 年，Robert Boyle 在他讲颜色的书里写：在白纸上滴一点紫罗兰糖浆，再滴两三滴盐酸或醋，糖浆立刻变红；换成草木灰的溶液，蓝色“一下子变成纯正的绿”。
他把这当成一种检验：糖浆变红，多半说明东西里多的是酸；变绿，说明里面占上风的盐和酸“性质相反”。他记下了看到的，没有说为什么一种盐的溶液会让糖浆变绿。
1909 年，Søren Sørensen 在 Carlsberg 实验室里提出了 pH。1923 年，Brønsted 和 Lowry 把酸说成交出质子的东西，把碱说成接过质子的东西。本页对每一管的说法，用的就是这一种。
1664 Boyle：紫罗兰糖浆 · 1909 Sørensen：pH · 1923 Brønsted、Lowry：质子的给与受
台上的九样东西
八支试管、亚克力试管架、LED 灯箱、pH 计、玻璃电极、烧杯、电极架、四瓶固体、一瓶通用指示剂。试管是 16 × 160 毫米的硼硅玻璃管；灯箱的光要从后面透过来，颜色才看得清。
试管 · 试管架 · 灯箱 · pH 计 · 玻璃电极 · 烧杯 · 电极架 · 固体 · 指示剂
换盐，再冲稀
这是本页的模型，在网页里按电荷平衡计算，条件是 25 °C、不含二氧化碳的水，浓度当作活度，常数按 CRC 手册。颜色按 CDH 的色卡来画，pH 4 以下和 11 以上停在色卡两端的颜色。
可以换盐，把浓度在每升 1 摩尔和 0.001 摩尔之间调，或者一次冲稀十倍：中间那支管的颜色、pH 和与水换了质子的比例一起变。
本页的模型 · 常数按 CRC（Perrin 1982）· 颜色按 CDH 901000 色卡
试一试实验台上选醋酸钠，从每升 0.1 摩尔冲稀到 0.001 摩尔：pH 变了多少？换成小苏打再冲稀一次呢？
模型省略了什么
台上是本页的模型：试管的尺寸按 DURAN 的 16 × 160 毫米硼硅玻璃试管，灯箱按 Kaiser 的 slimlite plano，发光面 22 × 16 厘米；试管架、pH 计、烧杯和试剂瓶是常见的样式，不是哪一套实物的复制。每管的 pH 是在 25 °C 下按电荷平衡精确算的，浓度当作活度，水里不含二氧化碳；真实溶液的 pH 会因为活度差 0.1–0.5，敞口的溶液会被空气里的二氧化碳拉向 5.6。明矾只算了铝的第一步水解和硫酸氢根，没有算多核的铝。颜色是按 CDH 色卡的颜色名画的，相邻两点之间按吸光度插值，不是测出的光谱；色卡是按每 10 毫升溶液加 0.2 毫升指示剂定的。滴进指示剂后颜色怎么散开，是本页画的样子。放大圈里分子的大小、位置和交换的快慢都是示意：真实的交换快得多，醋酸钠里任何时刻也只有约一万三千分之一的醋酸根是醋酸。
几个容易误会的地方
盐不一定中性。像氯化钠这样，两种离子都不和水交换质子，溶液才是中性；醋酸铵也是 pH 7，却是因为两种离子的交换正好抵消。水解不是盐“分解”了，只是个别离子和水换了一个质子：醋酸钠里约一万三千个醋酸根才有一个，但碳酸根约有 4.5%，强的离子更多。“弱酸强碱盐显碱性”这样的说法只给方向，pH 是多少要看 Ka、Kb 和浓度：冲稀十倍，醋酸钠的 pH 降 0.5，小苏打几乎不变。通用指示剂只准到约一个 pH 单位，各家颜色也不同；要读到小数得用 pH 计。铵态氮肥让土壤变酸，主要靠细菌的硝化，不是铵根自己水解。本页不教怎么在家里做：洗衣碱的固体刺激眼睛，通用指示剂是易燃的醇溶液。
常见问题 · 5
- 食盐水为什么是中性的？
Cl⁻ 是盐酸这种强酸留下的，几乎不会从水里接过质子；Na⁺ 也几乎不会交出质子。
02食盐水为什么是绿的 ↑- 醋酸钠溶液为什么显碱性？
醋酸是弱酸，不大肯放出质子；反过来，醋酸交出质子后剩下的醋酸根 CH₃COO⁻，就会去接质子。它在水里偶尔从一个水分子那里接过一个 H⁺，变回醋酸，留下一个 OH⁻。
03醋酸根接过一个质子 ↑- 氯化铵溶液为什么显酸性？
氨是弱碱，铵根 NH₄⁺ 是它接过一个质子后的样子。铵根偶尔把这个质子交给一个水分子，变回氨，留下一个 H₃O⁺。
04铵根交出一个质子 ↑- 明矾溶液为什么是酸性的？
Al³⁺ 在水里被六个水分子围着，成了 [Al(H₂O)₆]³⁺。离子小，电荷又多，把这些水分子的 O–H 键拉得更偏，其中一个就容易交出一个 H⁺。
06小而带电多的离子 ↑- 小苏打溶液冲稀后 pH 为什么几乎不变？
碳酸氢根既能接质子，也能交出质子，两件事互相抵消，pH 停在碳酸的两个 pKa 正中间，即 6.35 和 10.33 的平均值 8.34。
07小苏打和洗衣碱 ↑
资料来源
- OpenStax：Chemistry 2e，14.1（Brønsted 和 Lowry，1923：交出质子的是酸，接过质子的是碱；共轭酸碱；Kw）
- OpenStax：Chemistry 2e，14.2（中性 pH 7.00；指示剂只能估计；便携 pH 计读到 0.01）
- OpenStax：Chemistry 2e，14.3（Ka × Kb = Kw；酸越强，它的共轭碱越弱）
- OpenStax：Chemistry 2e，14.4（盐的水解；Na⁺、Cl⁻ 不明显水解；水合金属离子交出质子，电荷越多、离子越小通常越酸）
- OpenStax：Chemistry 2e，14.5（碳酸根 Kb 2.1 × 10⁻⁴，碳酸氢根 Kb 2.3 × 10⁻⁸）
- OpenStax：Chemistry 2e，14.7（指示剂约在 pKa ± 1 的范围里变色）
- OpenStax：Chemistry 2e，18.6（碳酸盐的溶液呈碱性：碳酸根从水里接过质子）
- CRC Handbook of Chemistry and Physics 第 91 版：Dissociation Constants of Inorganic Acids and Bases（Perrin 1982：NH₄⁺、碳酸、磷酸、HSO₄⁻、Al³⁺、Mg²⁺、Na⁺ 的 pKa）
- CRC Handbook of Chemistry and Physics 第 91 版：Dissociation Constants of Organic Acids and Bases（醋酸 pKa 4.756）
- 美国地质调查局：PHREEQC 数据库 phreeqc.dat（Fe³⁺、Al³⁺ 的水解，铝和硫酸根的离子对）
- 美国地质调查局：minteq.v4.dat（NIST SRD 46 的稳定常数）
- D. L. Parkhurst、C. A. J. Appelo（1999）：User’s Guide to PHREEQC，USGS WRIR 99-4259（Davies 活度修正）
- 美国国家海洋和大气管理局：Mauna Loa 二氧化碳年均值（2025 年 427.35 ppm）
- 美国国家标准与技术研究院：NIST Chemistry WebBook，二氧化碳的亨利常数（R. Sander 汇编）
- 美国环保署：What is Acid Rain?（正常雨水 pH 约 5.6）
- CDH Fine Chemical：Universal Indicator Solution pH 4–11，产品 901000 规格单（pH 与颜色对照表）
- Flinn Scientific：Hydrolysis of Salts — Acidic, Basic, or Neutral?，AP6187（课堂演示；用煮沸除去二氧化碳的水）
- 科罗拉多大学博尔德分校：Lecture Demonstration E780，Salts as Acids and Bases（敞口时食盐水约 pH 5）
- PubChem：Sodium bicarbonate，pH（Merck Index：新配的 0.1 摩尔每升溶液 8.3）
- PubChem：Sodium carbonate，pH（Kirk-Othmer：1% 溶液 11.37）
- Fisher Scientific：Aluminum potassium sulfate dodecahydrate 安全数据表（10% 溶液 pH 3.0–3.5）
- CLEAPSS：Student Safety Sheets（第 33 张碳酸钠、第 37 张氯化铵、第 45 张明矾；万能指示剂易燃）
- Merton Group：Dri-Pak Soda Crystals 产品技术单（洗衣碱作去油清洁剂出售，厂家资料）
- 美国联邦法规 21 CFR 331.11（非处方抗酸药的有效成分：碳酸氢钠）
- 美国国家医学图书馆：MedlinePlus，Sodium Bicarbonate（缓解烧心和胃酸过多的抗酸药）
- 康奈尔大学：Nutrient Management，Soil pH and Liming（硝化每个氮放出两个 H⁺，常是施肥土壤里最大的单一酸源）
- Robert Boyle（1664）：Experiments and Considerations Touching Colours，第三部分实验 XX（Project Gutenberg）
- Science History Institute：Søren Sørensen（1909 年在 Carlsberg 实验室提出 pH）
- PHYWE：Test tubes, 160 × 16 mm（17471，DURAN，壁厚 1.0–1.2 毫米）
- Kaiser Fototechnik：slimlite plano LED 灯箱（8 毫米厚，5000 K，发光面 22 × 16 厘米起）
数据
The chemistry after OpenStax Chemistry 2e (Flowers, Theopold, Langley, Robinson; Rice University, 2019; access for free at openstax.org: 14.1–14.5, 14.7, 18.6); the acid constants from the CRC Handbook of Chemistry and Physics, 91st edition (after D. D. Perrin, 1982), the USGS PHREEQC database and NIST SRD 46; the activity correction after the USGS PHREEQC manual (Davies equation). Air’s carbon dioxide after NOAA’s Mauna Loa record and the NIST Chemistry WebBook; normal rain after the US EPA. Every pH, share and Kb the page gives is computed here from those values. The indicator’s colours after the colour table of CDH Fine Chemical’s Universal Indicator Solution pH 4–11 (product 901000); the classroom demonstration after Flinn Scientific (AP6187) and the University of Colorado Boulder’s lecture demonstrations (E780); measured pH values from a Fisher Scientific safety data sheet and from the Merck Index and Kirk-Othmer as given by PubChem; safety after CLEAPSS Student Safety Sheets. Everyday uses after 21 CFR 331, MedlinePlus and Cornell University’s nutrient management course. History after Robert Boyle’s Experiments and Considerations Touching Colours (1664, Project Gutenberg), the Science History Institute and OpenStax. The bench is this page’s model, in the size of DURAN 16 × 160 mm test tubes and a light box with a 22 × 16 cm lit area (as Kaiser’s slimlite plano), with an acrylic rack, a portable pH meter and its electrode, a 50 mL beaker and small jars; not a copy of any one set. The indicator’s colours are drawn from the chart’s colour words; the drop of indicator spreading and the molecules in the magnifier are the page’s own drawing. Material presets and the model kit as on the site’s other model plates (public/looks/CREDITS.md).
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引用这幅图版
拉普拉斯的迷你世界，图版 94《盐水未必中性》，https://world.lapla.si/zh/hydrolysis/，CC BY-NC 4.0，2026-11-04 更新。
沿这个问题继续
图版 86酸碱滴定锥形瓶里是 25.00 毫升浓度未知的酸，滴定管里是 0.100 摩尔每升的氢氧化钠。碱一滴一滴加进去，直到指示剂变色，读出用了多少毫升，就算得出瓶里原来有多少酸。画成 pH 对体积的曲线，前面二十多毫升几乎是平的，最后两滴里 pH 跳了约 6 个单位，所以一滴就能让颜色翻过去。指示剂要在这段陡坡上变色：醋酸这样的弱酸，当量点在 pH 8.72，要用酚酞，甲基橙早在 17 毫升以前就变完了。
图版 92冷了变淡，热了变深二氧化氮 NO₂ 是棕色的，两个 NO₂ 能配成无色的 N₂O₄，N₂O₄ 又会拆开。封在玻璃管里，两个方向一直同时进行；速度相等时，颜色不再变，这就是化学平衡。配对放热，所以冷了配对的多，颜色变淡；热了拆开的多，颜色变深。压缩让它偏向分子少的 N₂O₄。氯化钴溶液也一样：钴离子被水围着是粉红，被氯离子围着是蓝色；加热或加氯离子变蓝，冷却或加水变粉红。勒夏特列原理只说往哪边移；移多少要用平衡常数算，而平衡常数只随温度变。
