Welche pH-Werte gelten als stark und schwach?

Wissenschaftler verwenden den pH-Wert, ein Maß für die Wasserstoffionenkonzentration in einer Lösung, als Indikator für den sauren oder basischen Charakter einer Lösung. Die pH-Skala reicht typischerweise von 1 bis 14, wobei niedrigere Zahlen Säuren darstellen, höhere Zahlen Basen. Neutrale Flüssigkeiten wie Wasser haben einen pH-Wert von 7.

Im Allgemeinen hat eine starke Säure einen pH-Wert von etwa null bis 3. Je stärker die Säure, desto besser dissoziiert sie in wässriger Lösung und setzt mehr kationischen Wasserstoff (H⁺) Ionen. Beispiele für starke Säuren sind Salzsäure (HCl), Bromwasserstoffsäure (HBr), Perchlorsäure (HClO₄) und Schwefelsäure (H₂SO₄). Da der pH-Wert jedoch die Menge der in einer Lösung freigesetzten Wasserstoffionen misst, kann selbst eine sehr starke Säure einen hohen pH-Wert aufweisen, wenn ihre Konzentration sehr verdünnt ist. Beispielsweise hat eine 0,0000001 molare HCl-Lösung einen pH-Wert von 6,79. Als starke Säure weist HCl eine 100-prozentige Dissoziation auf, aber die extrem niedrige Konzentration an freigesetzten Wasserstoffionen verleiht ihm in diesem Fall einen nahezu neutralen pH-Wert.

Eine schwache Säure hingegen kann nicht vollständig ionisieren. Es setzt in einer wässrigen Lösung relativ geringe Konzentrationen von Wasserstoffionen frei, was zu einem pH-Bereich von etwa 5 bis knapp unter 7 führt. Beispiele sind Essigsäure (CH₃COOH), der Hauptbestandteil von Essig, und Ameisensäure (HCOOH), die Säure, die für den Stich von Ameisenbissen verantwortlich ist. Auch hier gibt es Ausnahmen von diesem allgemeinen pH-Bereich. Eine ausreichend konzentrierte schwache Säure kann immer noch eine niedrige pH-Anzeige erzeugen. A 1,0 molar CH₃COOH-Lösung hat beispielsweise einen pH-Wert von 2,37.

Wie starke Säuren dissoziiert eine starke Base fast vollständig in Wasser; es setzt jedoch Hydroxid (OH^-) Ionen statt H⁺. Starke Basen haben sehr hohe pH-Werte, normalerweise etwa 12 bis 14. Bekannte Beispiele für starke Basen sind Natronlauge oder Natriumhydroxid (NaOH) sowie Lauge oder Kaliumhydroxid (KOH). Hydroxide von Alkali- oder Gruppe-1-Metallen sind im Allgemeinen starke Basen.

Der pH-Wert einer schwachen Base liegt irgendwo zwischen 7 und 10. Wie schwache Säuren werden schwache Basen nicht vollständig dissoziiert; stattdessen ist ihre Ionisierung eine Zwei-Wege-Reaktion mit einem bestimmten Gleichgewichtspunkt. Während starke Basen Hydroxidionen durch Dissoziation freisetzen, erzeugen schwache Basen Hydroxidionen durch Reaktion mit Wasser. Ammoniak (NH₃) und Methylamin (CH₃NH₂) sind Beispiele für schwache Basen.