pH-Skala

Die Konzentration von Hydronium-Ionen in einer wässrigen Lösung wird normalerweise mit negativen Exponenten geschrieben und kann so klein wie 1 × ^10-14 M sein. Die pH-Skala wurde 1909 von dem Chemiker Søren Sorenson entwickelt, um den Säuregehalt verschiedener Lösungen schneller zu vergleichen.

Der pH-Wert einer Lösung ist der negative Logarithmus ihrer Hydroniumionenkonzentration. Zum Beispiel hat eine Lösung mit einer Hydroniumkonzentration von 1 × 10⁻⁵ M einen pH-Wert von 5. Je höher die Hydroniumionenkonzentration einer Lösung ist, desto niedriger ist ihr pH-Wert.

Da der pH-Wert auf einer logarithmischen Skala ausgedrückt wird, entspricht eine Änderung um eine Einheit einer 10-fachen Erhöhung oder Abnahme der Hydroniumionenkonzentration. Eine Lösung mit einem pH-Wert von 3 enthält zehnmal mehr Hydronium-Ionen als eine Lösung mit einem pH-Wert von 4 und hundertmal mehr als eine Lösung mit einem pH-Wert von 5.

Eine saure Lösung hat eine höhere Konzentration an Hydroniumionen als Hydroxidionen und einen pH-Wert von weniger als 7, während eine basische Lösung eine niedrigere Konzentration an Hydroniumionen als Hydroxidionen und einen pH-Wert von mehr als 7 aufweist.

Eine neutrale Lösung mit einer gleichen Konzentration an Hydronium- und Hydroxidionen hat einen pH-Wert von 7.

Die Konzentration von Hydroxidionen kann auch als pOH ausgedrückt werden. pOH ist der negative Logarithmus der Hydroxidionenkonzentration. Je höher die Konzentration der Hydroxidionen, desto niedriger ist ihr pOH-Wert.

Der pH- oder pOH-Wert einer wässrigen Lösung liegt zwischen 0 und 14. Dies liegt daran, dass K_W, die Gleichgewichtskonstante für die Autoionisation von Wasser, gleich 1 × 10⁻¹⁴ ist.

Nimmt man den negativen Logarithmus beider Seiten der Gleichung, erhält man eine Gleichung, in der pK_W gleich der Summe von pH und pOH ist. Da der negative Logarithmus von 1 × 10⁻¹⁴ 14 ist, beträgt die Summe aus pH und pOH einer wässrigen Lösung immer 14. Damit kann bei bekanntem pOH-Wert der pH-Wert bestimmt werden und umgekehrt.

Zum Beispiel hat eine Lösung mit einem pOH von 10 einen pH-Wert von 4.