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Der pH-Wert
sauer neutral alkalisch
pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
pH-Werte von einigen Lebensmitteln
In geringem Masse unterliegt das Wasser einer elektrolytischen Dissoziation: H2O « H3O+ + OH-
1l H2O enthält bei 22°C: 10-7 Mol H+-Ionen und 10-7 Mol OH- -Ionen
Für alle wässerigen Lösungen besteht ein Zusammenhang zwischen der Aktivität der H+ -Ionen und OH- -Ionen.
Das Produkt aus der Aktivität der H+ -Ionen und der OH- -Ionen ist für alle wässerigen Lösungen bei konstanter Temperatur konstant.
Beispiel:
Für Wasser von 22°C ergibt sich dabei: 10-7 Mol/l [H+] × 10-7 Mol/l [OH-] = 10-14 Mol2/l2
Der Wert von 10-14 Mol/l wird als Ionenprodukt des Wassers bezeichnet. Dies gilt nicht nur für reines Wasser, sondern für alle wässerigen Lösungen, also auch für Lösungen von Basen, Laugen und Salzen.
Säuren: Hier ist die Aktivität der H+-Ionen grösser als 10-7 Mol/l. Demzufolge ist die Aktivität der OH- -Ionen kleiner als 10-7 Mol/l.
Laugen: Hier ist die Aktivität der OH- -Ionen grösser als 10-7 Mol/l, darum muss die Aktivität der H+ -Ionen kleiner sein als 10-7 Mol/l.
Mit der Aktivität der H+ -Ionen ist deshalb auch die Aktivität der OH- -Ionen gegeben. Heute wird deshalb die Aktivität der Wasserstoffionen nicht nur als Mass für den sauren-, sonder auch als basischen Charakter einer Lösung verwendet.
ð In sauren Lösungen ist die H+-Ionenaktivität grösser als 10-7 Mol/l
ð In neutralen Lösungen ist die H+-Ionenaktivität gleich 10-7 Mol/l
ð In basischen Lösungen ist die H+-Ionenaktivität kleiner als 10-7 Mol/l
Anstelle der H+ Ionenaktivität wird der sogenannte pH-Wert angegeben. pH steht als Abkürzung für "potentia hydrogenii" oder "pondus hydrogenii" (= Stärke/Gewicht des Wasserstoffs).
Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Stoffmengenkonzentration [Mol/l] an Hydronium-ionen. pH = - Log c (H3O+)
Nach dieser Gleichung kann die H+ Ionenaktivität leicht in den pH-Wert umgerechnet werden. Für die Umrechnung des pH-Wertes in die Wasserstoffionenaktivität gilt: [H+] = 10-pH
Beispiele:
Wasser: Säure: Base:
H+ = 10-7 Mol/L H+ = 10-4 Mol/L H+ = 10-12 Mol/L
pH = -Log 10-7Mol/l pH = -Log 10-4 Mol/l pH = -log 10-12 Mol/l
pH = 7 pH = 4 pH = 12
Bereich pH H+-Konzentration (mol/l) OH- -Konzentration (mol/l)
0 1 0.00000000000001
1 0.1 0.0000000000001
2 0.01 0.000000000001
sauer 3 0.001 0.00000000001
4 0.0001 0.0000000001
5 0.00001 0.000000001
6 0.000001 0.00000001
neutral 7 0.0000001 0.0000001
8 0.00000001 0.000001
9 0.000000001 0.00001
10 0.0000000001 0.0001
alkalisch 11 0.00000000001 0.001
12 0.000000000001 0.01
13 0.0000000000001 0.1
14 0.00000000000001 1
pH-Skala
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