De pH-schaal is een methode om weer te geven hoe zuur of basisch een stof is. De schaal lijkt op het eerste gezicht contra-intuïtief, maar wordt toch veel gebruikt in de biologie, scheikunde, geologie en andere natuurwetenschappen. Communicatie op deze gebieden vereist begrip van het begrip pH. Eenmaal begrepen, is de pH-schaal een nuttige index voor het communiceren van een kritische fysieke eigenschap van stoffen.
Definitie
pH, die altijd met een kleine "p" wordt geschreven, is een schaal van hoeveel ionische waterstof in een stof zit. De schaal loopt van 0 tot 14. Volledig zuiver water heeft een pH van 7, wat neutraal is. Hoe lager het getal op de schaal, hoe zuurder de stof. Hoe hoger het getal op de schaal, hoe basisch of alkalischer de stof is. Stoffen die extreem zuur of basisch zijn, hebben de neiging bijtend te zijn of brandwonden te veroorzaken. De schaal is logaritmisch, wat betekent dat het gebaseerd is op tientallen. Zo is een stof met een pH van 4 10 keer zuurder dan een stof met een pH van 5.
pH berekenen
Wiskundig betekent pH de negatieve logaritme van de concentratie van waterstofionen in een stof. Dit neemt de concentratie van waterstofionen in een stof en zet deze om in een waarde op de pH-schaal, waar deze beter kan worden begrepen. De concentratie van waterstof wordt gevonden in de vorm van molariteit, of mol per liter. Vervolgens wordt de negatieve logaritme van de concentratie genomen. Dus pH in de chemie is een gestroomlijnde manier om weer te geven hoeveel waterstofionen er in een bepaalde stof zitten.
Een voorbeeld
Als een monster bijvoorbeeld 1 L is en 0,02 g waterstof bevat, kun je de pH ervan berekenen. U moet eerst de molariteit bepalen. Omdat een mol waterstof ongeveer 1 g is, is 0,02 gram per liter hetzelfde als 0,02 mol per liter, wat een molariteit van 0,02 oplevert. In wetenschappelijke notatie zou dit 2 x 10^-2 zijn. Dus de negatieve logaritme van dit getal zou de exponent zijn met een minteken ervoor (--2 = 2). De pH van dit monster zou dus 2 zijn.
pH vinden via pOH
U kunt ook een indirecte manier gebruiken om de pH te meten. Als je de pOH weet, kun je de pH berekenen. De pOH is de negatieve logaritme van het hydroxide- of OH-groep-ion. Vanwege de manier waarop waterstof en hydroxide op elkaar inwerken, is de pOH in wezen het omgekeerde van de pH. Dus als je de hydroxideconcentratie kent, kun je de pH berekenen met de vergelijking 14 - pOH = pH. Als een stof bijvoorbeeld een pOH van 12 heeft, zou deze een pH van 2 hebben. U kunt hetzelfde principe in omgekeerde volgorde toepassen om pOH van pH te vinden, met behulp van de formule 14 - pH = pOH.