Mange mennesker er klar over, at pH har noget at gøre med syrer eller baser, og at det er vigtigt for f.eks. vandkvalitet, madfremstilling, vandliv og planter, men ikke mange forstår, hvad det betyder.

For at gøre det helt enkelt, angiver pH-værdien, hvor surt eller basisk vandet er. En pH-værdi på 7 angiver en neutral opløsning, en pH-værdi på over 7 angiver en basisk opløsning, og en pH-værdi på under 7 angiver en sur opløsning. Jo længere en pH-værdi er fra 7, jo mere syrlig eller basisk er den. F.eks. er vand med en pH-værdi på 6 let surt, og vand med en pH-værdi på 3 er stærkt surt.

Hvis du er tilfreds med dette svar, kan du stoppe med at læse her. Men hvis du vil vide, hvad pH egentlig betyder, skal du læse videre…

Så hvad betyder pH egentlig?

H’et i pH er det elementære symbol for hydrogen. ‘p’ kan henvise til forskellige ting på forskellige sprog, men ‘pH’ siges oftest at betyde ‘hydrogenkraft’. Så hvad betyder det?

Den hydrogen, der omtales i pH-symbolet, er faktisk hydrogenionen, som skrives som H+. Et brintatom har én proton (som har en positiv ladning) og én elektron (som har en negativ ladning). Brintionen er et brintatom, der har afleveret sin elektron. Da der ikke længere er en negativ ladning fra elektronen til at opveje den positive ladning fra protonen, har H+ en positiv nettoladning (deraf “+” i symbolet).

Teknisk note: Nogle gange skrives hydrogenionen som hydronium-ionen (H3O+).

Nærværet af H+ er det, der gør vand surt. En syre er en forbindelse, der bidrager med H+ til vand, enten direkte eller indirekte. For eksempel dissocieres saltsyre (HCl) i vand til hydrogen- (H+) og chlorid- (Cl-) ioner, og det er H+, der bidrager til vandets surhedsgrad. Jo højere koncentrationen af H+ er, jo mere surt er vandet.

HCl ® H+ + Cl-

Koncentrationen af H+ kan udtrykkes i mol pr. liter vand (et mol er 6,022×1023 genstande, også kendt som Avogadros tal). Værdien af pH afspejler koncentrationen af H+ på følgende måde:

(koncentration af H+ i mol/L) = 10-pH

Til eksempel er koncentrationen af H+ ved pH 6 10-6 eller 0,000001 mol/L. Ved pH 3 er koncentrationen 10-3 eller 0,001 mol/L.

Teknisk note: Professionelle kemikere kan anvende lidt andre definitioner af pH, der tager højde for hydrogenionens ikke-ideelle opførsel, eller som anvender andre koncentrationsenheder (f.eks. mol pr. kg vand), men ovenstående forhold forklarer betydningen af pH godt nok for mange mennesker.

Hvad er der med neutrale og basiske opløsninger?

Vandmolekyler splittes op i to ioner, hydrogenionen (H+) og hydroxylionen (OH-):

H2O = H+ + OH-

Denne reaktion er reversibel, så H+ og OH- kan rekombineres igen og danne vandmolekyler. På et givet tidspunkt er koncentrationerne af H+ og OH- meget små i forhold til mængden af vandmolekyler.

Det sker, at ved pH 7 er koncentrationerne af H+ og OH- lige store. Det er derfor, at pH 7 betragtes som den neutrale pH. Under pH 7 er koncentrationen af H+ større end koncentrationen af OH-, hvilket gør vandet surt. Over pH 7 er koncentrationen af OH- større end koncentrationen af H+, hvilket gør vandet basisk.

Ved høj pH er koncentrationen af H+ meget lille. Ved pH 11 er koncentrationen af H+ f.eks. 10-11 eller 0,00000000001 mol/L. Koncentrationen af OH- er imidlertid tilsvarende højere. Koncentrationen af OH- kan udtrykkes på følgende måde:

(koncentration af OH- i mol/L) = 10pH-14

Ved pH 11 er koncentrationen af OH- 1011-14 (10-3) eller 0,001 mol/L, hvilket er det samme som koncentrationen af H+ ved pH 3.

PH-skalaen: hydrogenets potens

PH-skalaen er en logaritmisk skala, hvor en forskel på én pH-enhed svarer til en ti-punkts forskel i koncentrationen af H+. F.eks. er koncentrationen af H+ ved pH 5 ti gange højere end ved pH 6, 100 gange højere end ved pH 7 og 1000 gange højere end ved pH 8. Da hver pH-enhed repræsenterer en ti-punkts forskel i H+-koncentrationen, repræsenterer pH-værdien “hydrogenets kraft”. Faktisk er pH oftest defineret som den negative logaritme af H+-koncentrationen:

pH = -log10

Det samme generelle mønster gælder for OH-. Koncentrationen af OH- ved pH 8 er ti gange højere end ved pH 7, 100 gange højere end ved pH 6 og så videre.

pH	H+-koncentration, mol/L	OH–koncentration, mol/L
		1×10-14
		1×10-13
		1×10-12
		1×10-11
		1×10-10
		1×10-9
		1×10-8
	1×10-7	1×10-7
	1×10-8
	1×10-9
	1×10-10
	1×10-11
	1×10-12
	1×10-13
	1×10-14

En almindelig misforståelse er, at pH-skalaen begynder ved nul og slutter ved 14. Faktisk er negative pH-værdier og pH-værdier større end 14 mulige. For eksempel har de koncentrerede syrer, der er almindelige i laboratorier og industrien, negative pH-værdier. Selv i miljøet er der i ekstreme situationer blevet observeret pH-værdier helt ned til -3,6.