PH-Skala: Unterschied zwischen den Versionen

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==Was ist eine pH-Skala?==
 
==Was ist eine pH-Skala?==
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Die pH-Skala wurde im Jahr 1909 von dem dänischen Wissenschaftler Sörensen eingeführt und beinhaltet vereinfachend die Werte 0 (stark sauer) - 14 (stark alkalisch).  
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Die pH-Skala wurde im Jahr 1909 von dem dänischen Wissenschaftler Sörensen eingeführt und unterscheidet die Bereiche <span style="color:black; background-color:#FF4500">&nbsp;sauer (unter 7)&nbsp;</span>, <span style="color:white; background-color:#BA55D3">&nbsp;neutral (7)&nbsp;</span> und <span style="color:black; background-color:#00BFFF">&nbsp;alkalisch (oberhalb von 7)&nbsp;</span>.  
  
 
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  |[[Bild:PHSkalaBeispiele.gif]]||''pH < 7 entspricht einer sauren Lösung (höhere Konzentration an Wasserstoff-Ionen; H<sup>+</sup>).''<br><br><br>''pH = 7 entspricht einer neutralen Lösung (Konzentration von H<sup>+</sup> = OH<sup>-</sup>).''<br><br><br>''pH > 7 entspricht einer alkalischen Lösung (höhere Konzentration an Hydroxid-Ionen; OH<sup>-</sup>).''
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  |[[Bild:PHSkalaBeispiele.gif]]||''pH < 7 entspricht einer sauren Lösung (höhere [[Konzentration]] an Wasserstoff-Ionen; H<sup>+</sup>).''<br><br><br>''pH = 7 entspricht einer neutralen Lösung (Konzentration von H<sup>+</sup> = OH<sup>-</sup>).''<br><br><br>''pH > 7 entspricht einer alkalischen Lösung (höhere Konzentration an Hydroxid-Ionen; OH<sup>-</sup>).''
 
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==Was ist ein pH-Wert?==
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== Was ist ein pH-Wert? ==
 
"pH" bedeutet "'''p'''otentia '''H'''ydrogenii" (lat. potentia = Kraft; Hydrogenium = Wasserstoff; also "Wasserstoff-Exponent").
 
"pH" bedeutet "'''p'''otentia '''H'''ydrogenii" (lat. potentia = Kraft; Hydrogenium = Wasserstoff; also "Wasserstoff-Exponent").
  
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Der pH-Wert einer Lösung hängt damit von der Konzentration der dissoziierter Protonen ab (ein Maß für die positiv geladenen Wasserstoffionen, die in wässriger Lösung direkt mit Wasser verbunden sind) und lässt keinen unmittelbaren Schluss auf die Konzentration oder die [[Säurestärke|Stärke der enthaltenen Säure]] oder Base zu.
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Der pH-Wert einer Lösung hängt damit von der Konzentration der [[Säurestärke|freien Säureteilchen]] ab, d. h. den positiv geladenen Wasserstoffionen, die in wässriger Lösung direkt mit Wasser verbunden sind).
  
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Um nicht immer mit Potenzzahlen rechnen zu müssen, arbeitet man mit der logarithmischen pH-Skala. Der pH-Wert ist der negativ dekadische Logarithmus der H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>-Ionenkonzentration, vereinfacht c(H<sup>+</sup>):
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Je höher die Konzentration der [[Säurestärke|freien Säureteilchen]], desto saurer die Lösung und ''niedriger'' ihr pH-Wert.
  
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Berechnungformel:  '''pH = - log c(H<sup>+</sup>) ; c gemessen in mol/l'''
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== pH-Wert von Trinkwasser ==
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Gemäß [[Trinkwasser]]verordnung soll der pH-Wert von Trinkwasser im Bereich von 6,5 bis 9,5 liegen.
  
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==Wie lassen sich die Werte für die pH-Skala errechnen?==
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== Wie lassen sich die Werte für die pH-Skala errechnen? ==
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Eine Lösung mit dem:
 
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*pH-Wert 0 bedeutet: c (H<sup>+</sup>)= 1* 10<sup>0</sup> mol/l = 1 mol/l, also "einmolar".
 
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*pH-Wert 1 hat nur ein zehntel: 1* 10 <sup>-1</sup> mol/l = 0,1 mol/l
 
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*pH-Wert 2 hat nur noch ein hundertstel: 1* 10<sup>-2</sup> mol/l = 0,01 mol/l
 
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Reagieren gleiche Volumen Säuren und Basen gleicher Konzentration (mol/l) miteinander, neutralisieren sie sich:
 
  
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Bsp.: c(HCl) = 0,01 mol/l ; c(NaOH) = 0,01 mol/l
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Da die Konzentration der [[Säurestärke|freien Säureteilchen]] in einer wässrigen Lösung sehr klein sein kann, z.B. ''c''(H<sup>+</sup>) = 0,000 000 000 001 bzw. 1{{*}}10<sup>-'''12'''</sup> mol/L, vereinfacht man die "umständlichen" Zehnerpotenzen durch Beschränkung auf ihren negativen Exponenten (hier: '''12''') und erhält damit den "handlicheren" pH-Wert.
  
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Die Reaktionsprodukte sind Wasser und Salz.
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Kurz gesagt: '''Der pH-Wert ist der negative dekadische [[Logarithmus]] der [[Oxonium|H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>]]-Ionenkonzentration, vereinfacht ''c''(H<sup>+</sup>),''' als Berechnungsformel:
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{{Formel|1=pH = - log<sub>10</sub> ''c''(H<sup>+</sup>)}} ''c'' gemessen in mol/L.
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Konkreter am Beispiel einiger wässriger Lösungen:
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{| {{Tabelle}}
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| '''pH-Wert''' || 0 || 4 || 12
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| '''''c''(H<sup>+</sup>)''' in mol/l ||1{{*}}10<sup>0</sup> = 1||1{{*}}10<sup>-4</sup> =  0,000 1||1{{*}}10<sup>-12</sup> = 0,000 000 000 001
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Mehr zu diesem Thema findest Du im Artikel [[pH-Wert-Berechnung]]en.
  
 
== Die Definition des pOH-Wertes & dessen Berechnung ==
 
== Die Definition des pOH-Wertes & dessen Berechnung ==
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Analog zum pH-Wert kann auch der pOH- Wert betrachtet werden:
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Analog zum pH-Wert kann auch der [[pOH-Wert]] betrachtet werden:
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Der pOH-Wert wird als negativer dekadischer Logarithmus der OH<sup>-</sup>-Ionenkonzentration definiert:
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Der pOH-Wert wird als negativer dekadischer [[Logarithmus]] der OH<sup>-</sup>-Ionenkonzentration definiert:
  
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pOH = - log c(OH<sup>-</sup>)
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{{Formel|1=pOH = - log ''c''(OH<sup>-</sup>)}}
  
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Regel: pH + pOH = 14
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Die Summe aus pH-Wert und pOH-Wert ist gemäß des Ionenproduktes von Wasser 14:
  
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== Versuch zur Bestimmung des pH-Wertes ==
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{{Formel|1=pH + pOH = 14}}
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Man nehme verschiedene Lösungen, z.B.: Zitronensaft, Leitungswasser, Seifenlauge.
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== Experimente ==
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=== Bestimmung des pH-Wertes ===
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Man nehme verschiedene Lösungen, z. B.: Zitronensaft, Leitungswasser, Seifenlauge.
  
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In die jeweilige Lösung wird ein Streifen [[Indikatoren#Universalindikatorpapier|Universalindikatorpapier]] getaucht und nach einigen Sekunden wieder herausgenommen.
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In die jeweilige Lösung wird ein [[Indikatoren#pH-Indikatorstäbchen |pH-Indikatorstäbchen]] getaucht und nach einigen Sekunden wieder herausgenommen.
  
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Anhand des Farbumschlages des [[Indikatoren|Indikators]] kann man nun durch Vergleich mit der der Verpackung beigefügten Farbskala den pH-Wert der Flüssigkeit ablesen.
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Anhand des Farbumschlages des [[Indikatoren|Indikators]] kann man nun durch Vergleich mit der der Verpackung beigefügten Farbskala den [[pH-Wert]] der Flüssigkeit ablesen.
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=== Arbeitsblatt ===
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Arbeitsblatt und Hintergrund für den [[Reagenzglasständer]]: {{Link-Bild-in|Bild=Pdf-icon.jpg|Breite=34px|Höhe=35px|Link=Media:Indikator-Farben_und_pH-Skala.pdf}} [[Media:Indikator-Farben_und_pH-Skala.pdf|Arbeitsblatt "Indikator-Farben und pH-Skala"]] als [[PDF]]-Datei zum Download.
  
 
== Übungsaufgaben ==
 
== Übungsaufgaben ==
 
1. Errechne die fehlenden Werte in folgender Tabelle:
 
1. Errechne die fehlenden Werte in folgender Tabelle:
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{| {{Tabelle}}
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{| {{Tabelle auto center}}
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  ! pH-Wert !! 0 !! 1 !! 2 !! 3 !! 4 !! 5 !! 6 !! 7 !! 8
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  ! pH-Wert !! 0 !! 1 !! 2 !! !! 4 !! !! !! !! 8
 
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  |-
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  ! c(H<sup>+</sup>) in mol/l
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  ! ''c''(H<sup>+</sup>) in mol/L
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  | 1|| ||0,01||0,001|| ||0,00001|| ||0,0000001
+
  | 1|| ||0,01||0,001|| ||0,000 01|| ||0,000 000 1||
 
  |-
 
  |-
−
  ! Protonenzahl
+
  ! Protonenzahl/L
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|6*10<sup>23||6*10<sup>22|| || ||6*10<sup>19|| ||6*10<sup>17||6*10<sup>16||6*10<sup>15
+
|6 <b>·</b> 10<sup>23||6 <b>·</b> 10<sup>22|| || ||6 <b>·</b> 10<sup>19|| ||6 <b>·</b> 10<sup>17||6 <b>·</b> 10<sup>16||               
 
  |-
 
  |-
 
  ! pOH-Wert
 
  ! pOH-Wert
−
  | 14||13||12|| || ||9||8|| ||6
+
  | 14||13|| || || ||9|| || ||6
 
  |}
 
  |}
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: [[Bild:Pfeil.gif]] [[PH-Wert-Berechnung:_Lösungen#Tabelle|Lösung]]
  
 
2. Eine Backpulverlösung zeigt einen pH-Wert von 8,5.
 
2. Eine Backpulverlösung zeigt einen pH-Wert von 8,5.
 
Berechne die Konzentration der H<sup>+</sup>-Ionen.
 
Berechne die Konzentration der H<sup>+</sup>-Ionen.
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: Welches der folgenden Ergebnisse ist richtig?
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* a) ''c''(H<sup>+</sup>) = 2,65{{*}}10<sup>-6</sup> mol/L
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* b) ''c''(H<sup>+</sup>) = 5,24{{*}}10<sup>-12</sup> mol/L
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* c) ''c''(H<sup>+</sup>) = 3,16{{*}}10<sup>-9</sup> mol/L
  
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Welches der folgenden Ergebnisse ist richtig?
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: [[Bild:Pfeil.gif]] [[PH-Wert-Berechnung:_Lösungen#Backpulverl.C3.B6sung|Lösung]]
  
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*c(H<sup>+</sup>) = 2* 20<sup>-6</sup> mol/l
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{{cb|-|107, 123|203}}
−
*c(H<sup>+</sup>) = 5* 10<sup>-12</sup> mol/l
+
{{www|pH-Skala}}
−
*c(H<sup>+</sup>) = 3* 10<sup>-9</sup> mol/l
 
  
−
[[PH-Skala: Lösungen|Lösungen der Übungsaufgaben]]
+
[[Benutzer:Julemaus|Julemaus]]
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== Quellen ==
 
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http://wikipedia.de
 
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http://chimge.unil.ch/de
 
  
−
http://forum.chemie.de
 
  
−
http://dc2.uni-bielefeld.de
 
  
−
http://www2.chemie.uni-erlangen.de
+
[[Kategorie:Chemie]][[Kategorie:Experiment]]
−
 
 
−
http://www.mineralienatlas.de
 
−
 
 
−
Chemie heute - Sekundarbereich II, Schroedel Verlag, ISBN 3-507-10630-2, S. 123.
 
−
 
 
−
[[Benutzer:Julemaus|Julemaus]]
 
−
[[Kategorie:Chemie]]
 

Aktuelle Version vom 15. Oktober 2021, 18:14 Uhr

PH-Skala
vernetzte Artikel
Säure-Base-Reaktionen pH-Wert-Berechnung

Was ist eine pH-Skala?

Die pH-Skala wurde im Jahr 1909 von dem dänischen Wissenschaftler Sörensen eingeführt und unterscheidet die Bereiche  sauer (unter 7) ,  neutral (7)  und  alkalisch (oberhalb von 7) .

PHSkalaBeispiele.gif pH < 7 entspricht einer sauren Lösung (höhere Konzentration an Wasserstoff-Ionen; H+).


pH = 7 entspricht einer neutralen Lösung (Konzentration von H+ = OH-).


pH > 7 entspricht einer alkalischen Lösung (höhere Konzentration an Hydroxid-Ionen; OH-).

Was ist ein pH-Wert?

"pH" bedeutet "potentia Hydrogenii" (lat. potentia = Kraft; Hydrogenium = Wasserstoff; also "Wasserstoff-Exponent").

Der pH-Wert einer Lösung hängt damit von der Konzentration der freien Säureteilchen ab, d. h. den positiv geladenen Wasserstoffionen, die in wässriger Lösung direkt mit Wasser verbunden sind).

Je höher die Konzentration der freien Säureteilchen, desto saurer die Lösung und niedriger ihr pH-Wert.

pH-Wert von Trinkwasser

Gemäß Trinkwasserverordnung soll der pH-Wert von Trinkwasser im Bereich von 6,5 bis 9,5 liegen.

Wie lassen sich die Werte für die pH-Skala errechnen?

Da die Konzentration der freien Säureteilchen in einer wässrigen Lösung sehr klein sein kann, z.B. c(H+) = 0,000 000 000 001 bzw. 1 · 10-12 mol/L, vereinfacht man die "umständlichen" Zehnerpotenzen durch Beschränkung auf ihren negativen Exponenten (hier: 12) und erhält damit den "handlicheren" pH-Wert.

Kurz gesagt: Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der H3O+-Ionenkonzentration, vereinfacht c(H+), als Berechnungsformel:

pH = - log10 c(H+) c gemessen in mol/L.

Konkreter am Beispiel einiger wässriger Lösungen:

pH-Wert 0 4 12
c(H+) in mol/l 1 · 100 = 1 1 · 10-4 = 0,000 1 1 · 10-12 = 0,000 000 000 001

Mehr zu diesem Thema findest Du im Artikel pH-Wert-Berechnungen.

Die Definition des pOH-Wertes & dessen Berechnung

Analog zum pH-Wert kann auch der pOH-Wert betrachtet werden: Der pOH-Wert wird als negativer dekadischer Logarithmus der OH--Ionenkonzentration definiert:

pOH = - log c(OH-)

Die Summe aus pH-Wert und pOH-Wert ist gemäß des Ionenproduktes von Wasser 14:

pH + pOH = 14

Experimente

Bestimmung des pH-Wertes

Man nehme verschiedene Lösungen, z. B.: Zitronensaft, Leitungswasser, Seifenlauge.

In die jeweilige Lösung wird ein pH-Indikatorstäbchen getaucht und nach einigen Sekunden wieder herausgenommen.

Anhand des Farbumschlages des Indikators kann man nun durch Vergleich mit der der Verpackung beigefügten Farbskala den pH-Wert der Flüssigkeit ablesen.

Arbeitsblatt

Arbeitsblatt und Hintergrund für den Reagenzglasständer:
Pdf-icon.jpg
   
Arbeitsblatt "Indikator-Farben und pH-Skala" als PDF-Datei zum Download.

Übungsaufgaben

1. Errechne die fehlenden Werte in folgender Tabelle:

pH-Wert 0 1 2 4 8
c(H+) in mol/L 1 0,01 0,001 0,000 01 0,000 000 1
Protonenzahl/L 6 · 1023 6 · 1022 6 · 1019 6 · 1017 6 · 1016                
pOH-Wert 14 13 9 6
Pfeil.gif Lösung

2. Eine Backpulverlösung zeigt einen pH-Wert von 8,5. Berechne die Konzentration der H+-Ionen.

Welches der folgenden Ergebnisse ist richtig?
  • a) c(H+) = 2,65 · 10-6 mol/L
  • b) c(H+) = 5,24 · 10-12 mol/L
  • c) c(H+) = 3,16 · 10-9 mol/L
Pfeil.gif Lösung
Im Chemiebuch ...
findest Du weitere Informationen
zum Thema PH-Skala:
Chemie FOS-T

auf Seite
-

Chemie heute

auf Seite
107, 123

Elemente Chemie

auf Seite
203

Weblinks

Julemaus

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