Basics zu pH Wert

Der pH-Wert gibt an, wie viele Protonen ( \text{H}^+ \text{-Ionen})(H+-Ionen)( \text{H}^+ \text{-Ionen}) bzw. Oxonium-Ionen (\text{H}_{3}\text{O}^+ \text{-Ionen})(H3O+-Ionen)(\text{H}_{3}\text{O}^+ \text{-Ionen}) in einer Lösung sind.

Er wird berechnet durch den negativen dekadischen Logarithmus der Protonenkonzentration.

\text{pH} = - \text{log}_{\text{10}} (\text{c(H}^{+}))pH=log10(c(H+))\text{pH} = - \text{log}_{\text{10}} (\text{c(H}^{+}))

Erklärung

Definition

Eine saure Lösung hat eine große Konzentration an Protonen (Wasserstoff-Ionen). Diese Protonen reagieren mit dem Wasser der Lösung zu Oxonium-Ionen (\text{H}_{3}\text{O}^+ \text{-Ionen})(H3O+-Ionen)(\text{H}_{3}\text{O}^+ \text{-Ionen}).

\text{H}^+ +\text{H}_{2}\text{O} \xrightarrow{} \text{H}_{3}\text{O}^+H++H2OH3O+\text{H}^+ +\text{H}_{2}\text{O} \xrightarrow{} \text{H}_{3}\text{O}^+

Eine alkalische Lösung hat dagegen eine kleine Konzentration an Protonen bzw. Oxonium-Ionen.

Die Werte für die Konzentration sind meistens super klein. Deshalb hat man sich eine Umrechnung überlegt, damit die Zahlen schöner werden. Es wird der negative dekadische Logarithmus der Protonen-Konzentration (oder auch der Oxoniumionen- Konzentration) berechnet. Und das ist als pH-Wert definiert.

\text{pH} = - \text{log}_{\text{10}} (\text{c(H}^{+}))pH=log10(c(H+))\text{pH} = - \text{log}_{\text{10}} (\text{c(H}^{+}))

oder auch

\text{pH}=-\text{log}_{10}(\text{c(H}_3\text{O}^+))pH=log10(c(H3O+))\text{pH}=-\text{log}_{10}(\text{c(H}_3\text{O}^+))

pH-Skala

Hier siehst du eine Skala von 0 bis 14. Darüber steht, was die Zahlen ausdrücken. Bei pH Werten von 0 bis 6 ist die Lösung sauer. Wobei ein pH Wert von 0 oder 1 heißt, dass die Lösung stark sauer ist. Bei 5 oder 6 ist die Lösung nur noch schwach sauer. Bei pH 7 ist die Lösung neutral. Bei ph 8 bis 14 alkalisch. Hier ist 8 oder 9 schwach alkalisch und 13 oder 14 stark alkalisch.

Die pH-Skala hat Werte von 0 bis 14. Es gibt eine Einteilung in sauer, neutral und alkalisch.

Lösungen mit Werten von

  • 0-6 sind sauer (besitzen viele Oxonium-Ionen)
  • 7 sind neutral (Oxonium- und Hydroxid-Ionen sind im Gleichgewicht)
  • 8-14 sind alkalisch (besitzen wenige Oxonium-Ionen)

Du kannst dir also merken:

Wenn die Konzentration der Protonen bzw. Oxonium-Ionen klein ist, ist der pH-Wert groß.

Bedeutung

Wenn du den pH-Wert einer Lösung kennst, kannst du ihre Gefährlichkeit voraussagen.

Sehr saure Lösungen mit einem pH-Wert von 0 oder 1 sind ätzend und müssen vorsichtig behandelt werden. Auch sehr alkalische Lösungen mit pH-Werten von 13 oder 14 können gefährlich sein.

Natürlich musst du auch bei anderen Lösungen aufpassen. Es ist generell immer gut zu wissen, welchen pH-Wert eine Lösung hat, damit keine Gefahren für dich und deine Umwelt entstehen.

Außerdem hat der pH-Wert einen Einfluss auf das Verhalten von verschiedenen Stoffen.


Beispiele

pH-Wert Berechnung

1. Beispiel

Welchen pH-Wert hat eine Lösung mit folgender Konzentration?

\text{c(H}^+)=0,01\, \frac{\text{mol}}{\text{L}}= 1 \cdot 10^{-2} \, \frac{\text{mol}}{\text{L}}c(H+)=0,01molL=1102molL\text{c(H}^+)=0,01\, \frac{\text{mol}}{\text{L}}= 1 \cdot 10^{-2} \, \frac{\text{mol}}{\text{L}}

Einsetzen der Konzentration in die Formel ergibt:

\text{pH}=-\text{log}_{10}(10^{-2})=2pH=log10(102)=2\text{pH}=-\text{log}_{10}(10^{-2})=2

Die Lösung hat also einen pH-Wert von 2 und ist sauer.

2. Beispiel

Welchen pH-Wert hat eine Lösung mit folgender Konzentration?

\text{c(H}^+)=0,0000000001\, \frac{\text{mol}}{\text{L}}= 1\cdot 10^{-10} \, \frac{\text{mol}}{\text{L}}c(H+)=0,0000000001molL=11010molL\text{c(H}^+)=0,0000000001\, \frac{\text{mol}}{\text{L}}= 1\cdot 10^{-10} \, \frac{\text{mol}}{\text{L}}

Einsetzen der Konzentration in die Formel ergibt:

\text{pH}=-\text{log}_{10}(10^{-10})=10pH=log10(1010)=10\text{pH}=-\text{log}_{10}(10^{-10})=10

Bei einer so kleinen Konzentration ist der pH-Wert 10. Das heißt die Lösung ist alkalisch.

Und hier siehst du auch ganz schön, warum es sinnvoll ist den pH-Wert zu nehmen und nicht diese super kleine Zahl.

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