Die pH-Skala ist eine Methode, um anzugeben, wie sauer oder basisch ein Stoff ist. Die Skala erscheint auf den ersten Blick kontraintuitiv, wird jedoch in der Biologie, Chemie, Geologie und anderen physikalischen Wissenschaften häufig verwendet. Die Kommunikation auf diesen Gebieten erfordert ein Verständnis des Konzepts des pH-Werts. Einmal verstanden, ist die pH-Skala ein nützlicher Index, um eine kritische physikalische Eigenschaft von Substanzen zu kommunizieren.
Definition
Der pH-Wert, der immer mit einem kleinen "p" geschrieben wird, ist eine Skala dafür, wie viel ionischer Wasserstoff in einer Substanz enthalten ist. Die Skala reicht von 0 bis 14. Reines Wasser hat einen pH-Wert von 7, was neutral ist. Je niedriger die Zahl auf der Skala, desto saurer ist die Substanz. Je höher die Zahl auf der Skala, desto basischer bzw. alkalischer ist die Substanz. Stark sauere oder basische Stoffe neigen dazu, ätzend oder brennend zu wirken. Die Skala ist logarithmisch, d.h. sie basiert auf Zehnern. Somit ist ein Stoff mit einem pH-Wert von 4 10-mal sauer als ein Stoff mit einem pH-Wert von 5.
Berechnung des pH-Wertes
Mathematisch bedeutet pH den negativen Logarithmus der Konzentration von Wasserstoffionen in einer Substanz. Dabei wird die Konzentration von Wasserstoffionen in einer Substanz auf einen Wert auf der pH-Skala umgerechnet, wo sie besser verstanden werden kann. Die Konzentration von Wasserstoff wird in Form von Molarität oder Mol pro Liter angegeben. Dann wird der negative Logarithmus der Konzentration genommen. Der pH-Wert in der Chemie ist also eine stromlinienförmige Darstellung, wie viele Wasserstoffionen in einer bestimmten Substanz enthalten sind.
Ein Beispiel
Wenn eine Probe beispielsweise 1 Liter groß ist und 0,02 g Wasserstoff enthält, können Sie ihren pH-Wert berechnen. Sie müssen zuerst seine Molarität bestimmen. Da ein Mol Wasserstoff ungefähr 1 g beträgt, entsprechen 0,02 Gramm pro Liter 0,02 Mol pro Liter, was einer Molarität von 0,02 entspricht. In wissenschaftlicher Schreibweise wäre dies 2 x 10^-2. Der negative Logarithmus dieser Zahl wäre also der Exponent mit einem negativen Vorzeichen (--2 = 2). Somit wäre der pH-Wert dieser Probe 2.
pH-Wert durch pOH. ermitteln
Sie können den pH-Wert auch indirekt messen. Wenn Sie den pH-Wert kennen, können Sie den pH-Wert berechnen. Der pOH ist der negative Logarithmus des Hydroxid- oder OH-Gruppen-Ions. Aufgrund der Wechselwirkung von Wasserstoff und Hydroxid ist der pH-Wert im Wesentlichen umgekehrt zum pH-Wert. Wenn Sie also die Hydroxidkonzentration kennen, können Sie den pH-Wert mit der Gleichung 14 berechnen - pOH = pH. Wenn eine Substanz beispielsweise einen pH-Wert von 12 hat, hat sie einen pH-Wert von 2. Sie können das gleiche Prinzip in umgekehrter Weise anwenden, um den pH-Wert aus dem pH-Wert zu ermitteln, indem Sie die Formel 14 verwenden - pH = pOH.