Was ist pH und was misst es?

Der pH-Wert ist ein logarithmisches Maß für die Wasserstoffionenkonzentration einer wässrigen Lösung. pH = -log [H⁺] wobei log der Logarithmus zur Basis 10 ist und [H⁺] ist die Wasserstoffionenkonzentration in Mol pro Liter

Der pH-Wert beschreibt, wie sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist, wobei ein pH-Wert unter 7 sauer und ein pH-Wert über 7 basisch ist. Ein pH von 7 wird als neutral angesehen (z. B. reines Wasser). Typischerweise liegen die pH-Werte im Bereich von 0 bis 14, obwohl sehr starke Säuren einen negativen pH-Wert aufweisen können, während sehr starke Basen einen pH-Wert aufweisen können, der 14 übersteigt.

Der Begriff "pH" wurde erstmals 1909 vom dänischen Biochemiker Søren Peter Lauritz Sørensen beschrieben. PH ist eine Abkürzung für "power of hydrogen", wobei "p" für das deutsche Wort für power steht, potenz und H ist das Elementsymbol für Wasserstoff.

Warum pH-Messungen wichtig sind

Chemische Reaktionen in Wasser werden durch den Säuregehalt oder die Alkalität der Lösung beeinflusst. Dies ist nicht nur im Chemielabor wichtig, sondern auch in der Industrie, beim Kochen und in der Medizin. Der pH-Wert in menschlichen Zellen und im Blut wird sorgfältig reguliert. Der normale pH-Bereich für Blut liegt zwischen 7,35 und 7,45. Eine Variation um sogar ein Zehntel einer pH-Einheit kann tödlich sein. Der pH-Wert des Bodens ist wichtig für die Keimung und das Wachstum der Pflanzen. Durch natürliche und vom Menschen verursachte Schadstoffe verursachter saurer Regen verändert den Säuregehalt von Boden und Wasser und beeinflusst lebende Organismen und andere Prozesse erheblich. Beim Kochen werden pH-Änderungen beim Backen und Brauen verwendet. Da viele Reaktionen im Alltag vom pH-Wert abhängen, ist es hilfreich zu wissen, wie man ihn berechnet und misst.

Wie wird der pH-Wert gemessen?

Es gibt mehrere Methoden zur Messung des pH-Werts.

• Die gebräuchlichste Methode ist ein pH-Meter, bei dem eine pH-empfindliche Elektrode (üblicherweise aus Glas) und eine Referenzelektrode verwendet werden.
• Säure-Base-Indikatoren ändern ihre Farbe als Reaktion auf unterschiedliche pH-Werte. Lackmuspapier und pH-Papier werden für schnelle, relativ ungenaue Messungen verwendet. Dies sind Papierstreifen, die mit einem Indikator behandelt wurden.
• Ein Kolorimeter kann verwendet werden, um den pH-Wert einer Probe zu messen. Ein Fläschchen wird mit einer Probe gefüllt und ein Reagenz wird zugegeben, um eine pH-abhängige Farbänderung zu erzeugen. Die Farbe wird mit einer Tabelle oder einem Standard verglichen, um den pH-Wert zu bestimmen.

Probleme bei der Messung extremer pH-Werte

In Laborsituationen können extrem saure und basische Lösungen auftreten. Der Bergbau ist ein weiteres Beispiel für eine Situation, in der ungewöhnlich saure wässrige Lösungen entstehen können. Es müssen spezielle Techniken angewendet werden, um extreme pH-Werte unter 2,5 und über etwa 10,5 zu messen, da das Nernst-Gesetz unter diesen Bedingungen bei Verwendung von Glaselektroden nicht genau ist. Die Variation der Ionenstärke beeinflusst die Elektrodenpotentiale. Es können spezielle Elektroden verwendet werden. Andernfalls ist zu beachten, dass die pH-Messungen nicht so genau sind wie bei herkömmlichen Lösungen.