PH-Skala
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Was ist eine pH-Skala?
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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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 desto niedriger ihr pH-Wert.
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+).
- Noch kürzer als Berechnungsformel: pH = - log 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 * 10-3 = 0,001 1 * 10-12 = 0,000 000 000 001
Weitergehende Berechnungen zum pH-Wert finden sich im Abschnitt 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-)
Regel: pH + pOH = 14
Versuch zur Bestimmung des pH-Wertes
Man nehme verschiedene Lösungen, z.B.: Zitronensaft, Leitungswasser, Seifenlauge.
In die jeweilige Lösung wird ein Streifen Universalindikatorpapier 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.
Übungsaufgaben
1. Errechne die fehlenden Werte in folgender Tabelle:
| pH-Wert | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| c(H+) in mol/l | 1 | 0,01 | 0,001 | 0,00001 | 0,0000001 | ||||
| Protonenzahl | 6*1023 | 6*1022 | 6*1019 | 6*1017 | 6*1016 | 6*1015 | |||
| pOH-Wert | 14 | 13 | 12 | 9 | 8 | 6 |
2. Eine Backpulverlösung zeigt einen pH-Wert von 8,5. Berechne die Konzentration der H+-Ionen.
Welches der folgenden Ergebnisse ist richtig?
- c(H+) = 2* 20-6 mol/l
- c(H+) = 5* 10-12 mol/l
- c(H+) = 3* 10-9 mol/l
Quellen
http://www2.chemie.uni-erlangen.de
Chemie heute - Sekundarbereich II, Schroedel Verlag, ISBN 3-507-10630-2, S. 123.
