Viele Menschen wissen, dass der pH-Wert etwas mit Säuren oder Basen zu tun hat und dass er für Dinge wie Wasserqualität, Lebensmittelherstellung, Wasserleben und Pflanzen wichtig ist, aber nicht viele verstehen wirklich, was er bedeutet.

In den einfachsten Worten zeigt ein pH-Wert an, wie sauer oder basisch Wasser ist. Ein pH-Wert von 7 bedeutet eine neutrale Lösung, ein pH-Wert über 7 bedeutet eine basische Lösung, und ein pH-Wert unter 7 bedeutet eine saure Lösung. Je weiter ein pH-Wert von 7 entfernt ist, desto stärker ist er sauer oder basisch. Zum Beispiel ist Wasser mit einem pH-Wert von 6 leicht sauer und Wasser mit einem pH-Wert von 3 stark sauer.

Wenn Sie mit dieser Antwort zufrieden sind, können Sie hier aufhören zu lesen. Aber wenn du wissen willst, was der pH-Wert wirklich bedeutet, lies weiter…

Was bedeutet der pH-Wert wirklich?

Das ‚H‘ in pH ist das Elementsymbol für Wasserstoff. Das „p“ kann sich in verschiedenen Sprachen auf unterschiedliche Dinge beziehen, aber der „pH-Wert“ bedeutet im Allgemeinen „Wasserstoffstärke“. Was bedeutet das?

Der Wasserstoff, auf den sich das pH-Symbol bezieht, ist eigentlich das Wasserstoffion, das als H+ geschrieben wird. Ein Wasserstoffatom hat ein Proton (das eine positive Ladung hat) und ein Elektron (das eine negative Ladung hat). Das Wasserstoffion ist ein Wasserstoffatom, das sein Elektron abgegeben hat. Da das Elektron nicht mehr negativ geladen ist, um die positive Ladung des Protons auszugleichen, hat H+ eine positive Nettoladung (daher das „+“ im Symbol).

Technische Anmerkung: Manchmal wird das Wasserstoffion als Hydroniumion (H3O+) geschrieben.

Das Vorhandensein von H+ macht Wasser sauer. Eine Säure ist eine Verbindung, die entweder direkt oder indirekt H+ in das Wasser einbringt. Salzsäure (HCl) z.B. dissoziiert im Wasser in Wasserstoff- (H+) und Chloridionen (Cl-), und es ist das H+, das zum Säuregehalt des Wassers beiträgt. Je höher die H+-Konzentration, desto saurer ist das Wasser.

HCl ® H+ + Cl-

Die H+-Konzentration kann in Mol pro Liter Wasser ausgedrückt werden (ein Mol entspricht 6,022×1023 Objekten, auch bekannt als Avogadro-Zahl). Der pH-Wert spiegelt die H+-Konzentration wie folgt wider:

(Konzentration von H+ in mol/L) = 10-pH

Beim pH-Wert 6 beträgt die H+-Konzentration beispielsweise 10-6 oder 0,000001 mol/L. Bei pH 3 beträgt die Konzentration 10-3 oder 0,001 mol/L.

Technische Anmerkung: Professionelle Chemiker können leicht abweichende Definitionen des pH-Wertes verwenden, die das nicht-ideale Verhalten des Wasserstoffions berücksichtigen oder andere Konzentrationseinheiten verwenden (z. B. Mol pro kg Wasser), aber die obige Beziehung erklärt die Bedeutung des pH-Wertes für viele Menschen gut genug.

Was ist mit neutralen und basischen Lösungen?

Wassermoleküle zerfallen in zwei Ionen, das Wasserstoffion (H+) und das Hydroxylion (OH-):

H2O = H+ + OH-

Diese Reaktion ist reversibel, so dass sich H+ und OH- wieder zu Wassermolekülen verbinden können. Zu jedem Zeitpunkt sind die Konzentrationen von H+ und OH- im Vergleich zur Menge der Wassermoleküle sehr gering.

Es kommt vor, dass bei pH 7 die Konzentrationen von H+ und OH- gleich sind. Deshalb wird pH 7 als der neutrale pH-Wert angesehen. Unterhalb von pH 7 ist die Konzentration von H+ größer als die Konzentration von OH-, wodurch das Wasser sauer wird. Oberhalb von pH 7 ist die Konzentration von OH- größer als die Konzentration von H+, so dass das Wasser basisch ist.

Bei einem hohen pH-Wert ist die Konzentration von H+ sehr gering. Bei einem pH-Wert von 11 beträgt die H+-Konzentration zum Beispiel 10-11 oder 0,00000000001 mol/L. Die Konzentration von OH- ist jedoch entsprechend höher. Die Konzentration von OH- kann wie folgt ausgedrückt werden:

(Konzentration von OH- in mol/L) = 10pH-14

Bei pH 11 beträgt die Konzentration von OH- 1011-14 (10-3) oder 0,001 mol/L, was der Konzentration von H+ bei pH 3 entspricht.

Die pH-Skala: die Potenz des Wasserstoffs

Die pH-Skala ist eine logarithmische Skala, bei der ein Unterschied von einer pH-Einheit eine Zehnerpotenz Unterschied in der H+-Konzentration darstellt. Zum Beispiel ist die H+-Konzentration bei pH 5 zehnmal höher als bei pH 6, 100-mal höher als bei pH 7 und 1000-mal höher als bei pH 8. Da jede pH-Einheit eine Zehnerpotenz Unterschied in der H+-Konzentration darstellt, repräsentiert der pH-Wert die „Potenz des Wasserstoffs“. Tatsächlich wird der pH-Wert meist als der negative Logarithmus der H+-Konzentration definiert:

pH = -log10

Das gleiche allgemeine Muster gilt für OH-. Die Konzentration von OH- ist bei pH 8 zehnmal höher als bei pH 7, 100-mal höher als bei pH 6 usw.

pH	H+ Konzentration, mol/L	OH- Konzentration, 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

Ein weit verbreiteter Irrtum ist, dass die pH-Skala bei Null beginnt und bei 14 endet. Tatsächlich sind negative pH-Werte und pH-Werte größer als 14 möglich. Zum Beispiel haben die konzentrierten Säuren, die in Labors und in der Industrie üblich sind, negative pH-Werte. Sogar in der Umwelt wurden in extremen Situationen pH-Werte von bis zu -3,6 beobachtet.