Sok ember tisztában van azzal, hogy a pH-nak köze van a savakhoz vagy bázisokhoz, és hogy fontos például a vízminőség, az élelmiszer-előállítás, a vízi élet és a növények szempontjából, de nem sokan értik igazán, hogy mit jelent.

A legegyszerűbben fogalmazva, a pH-érték azt mutatja meg, hogy mennyire savas vagy bázikus a víz. A 7-es pH semleges oldatot, a 7-nél nagyobb pH bázikus oldatot, a 7-nél kisebb pH pedig savas oldatot jelez. Minél távolabb van a pH-érték a 7-től, annál erősebben savas vagy bázikus. Például a 6-os pH-értékű víz enyhén savas, a 3-as pH-értékű víz pedig erősen savas.

Ha elégedett vagy ezzel a válasszal, itt abbahagyhatod az olvasást. De ha tudni akarod, mit jelent valójában a pH, olvass tovább…

Szóval, mit jelent valójában a pH?

A “H” a pH-ban a hidrogén elemi szimbóluma. A ‘p’ különböző nyelvekben különböző dolgokra utalhat, de a ‘pH’-t leggyakrabban úgy mondják, hogy ‘a hidrogén ereje’. Mit jelent ez?

A pH-jelben említett hidrogén valójában a hidrogénion, amelyet H+-nak írunk. Egy hidrogénatomnak egy protonja (amelynek pozitív töltése van) és egy elektronja (amelynek negatív töltése van) van. A hidrogénion egy olyan hidrogénatom, amely leadta az elektronját. Mivel az elektron negatív töltése már nem ellensúlyozza a proton pozitív töltését, a H+ nettó pozitív töltéssel rendelkezik (ezért a “+” a szimbólumban).

Technikai megjegyzés: Néha a hidrogéniont hidróniumionnak (H3O+) írják.

A H+ jelenléte teszi a vizet savassá. A sav olyan vegyület, amely közvetlenül vagy közvetve H+ -ot ad a vízhez. Például a sósav (HCl) a vízben hidrogén (H+) és klorid (Cl-) ionokra disszociál, és a H+ az, ami hozzájárul a víz savasságához. Minél nagyobb a H+ koncentrációja, annál savasabb a víz.

HCl ® H+ + Cl-

A H+ koncentrációja kifejezhető a víz literenkénti molszámában (egy mol 6,022×1023 objektum, más néven Avogadro-szám). A pH értéke a következőképpen tükrözi a H+ koncentrációját:

(H+ koncentrációja mol/l-ben) = 10-pH

Például pH 6 esetén a H+ koncentrációja 10-6 vagy 0,000001 mol/l. pH 3-nál a koncentráció 10-3 vagy 0,001 mol/L.

Technikai megjegyzés: A hivatásos kémikusok kissé eltérő definíciókat használhatnak a pH-ra, amelyek figyelembe veszik a hidrogénion nem ideális viselkedését, vagy amelyek más koncentrációs egységeket használnak (például mol/kg víz), de a fenti összefüggés sokak számára elég jól megmagyarázza a pH jelentését.

Mi a helyzet a semleges és bázikus oldatokkal?

A vízmolekulák két ionra, a hidrogénionra (H+) és a hidroxil-ionra (OH-) bomlanak szét:

H2O = H+ + OH-

Ez a reakció reverzibilis, tehát a H+ és az OH- újra egyesülhet vízmolekulákká. Egy adott időpontban a H+ és OH- koncentrációja nagyon kicsi a vízmolekulák mennyiségéhez képest.

Megesik, hogy pH 7-nél a H+ és OH- koncentrációja egyenlő. Ezért tartják a pH 7-et semleges pH-nak. A pH 7 alatt a H+ koncentrációja nagyobb, mint az OH-é, így a víz savas. A pH 7 felett az OH- koncentrációja nagyobb, mint a H+ koncentrációja, így a víz lúgos lesz.

A magas pH-nál a H+ koncentrációja nagyon kicsi. Például pH 11-nél a H+ koncentrációja 10-11 vagy 0,00000000001 mol/l. Az OH- koncentrációja azonban ennek megfelelően nagyobb. Az OH- koncentrációja a következőképpen fejezhető ki:

(OH- koncentrációja mol/L-ben) = 10pH-14

A pH 11-nél az OH- koncentrációja 1011-14 (10-3) vagy 0,001 mol/L, ami megegyezik a H+ koncentrációjával pH 3-nál.

A pH-skála: a hidrogén hatalma

A pH-skála egy logaritmikus skála, ahol egy pH-egységnyi különbség a H+ koncentráció tízes hatványának különbségét jelenti. Például a H+ koncentrációja pH 5-nél tízszer nagyobb, mint pH 6-nál, százszor nagyobb, mint pH 7-nél, és ezerszer nagyobb, mint pH 8-nál. Mivel minden pH-egység a H+ koncentráció tízes hatványának megfelelő különbséget jelent, a pH-érték a “hidrogén hatalmát” jelenti. Valójában a pH-t leggyakrabban a H+ koncentráció negatív logaritmusaként határozzák meg:

pH = -log10

Az OH- esetében ugyanez az általános minta érvényes. Az OH- koncentrációja pH 8-nál tízszer nagyobb, mint pH 7-nél, százszor nagyobb, mint pH 6-nál, és így tovább.

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

Egy gyakori tévhit, hogy a pH-skála nullánál kezdődik és 14-nél végződik. Valójában lehetségesek negatív pH-értékek és 14-nél nagyobb pH-értékek is. Például a laboratóriumokban és az iparban gyakori tömény savak negatív pH-értékkel rendelkeznek. Még a környezetben is megfigyeltek extrém helyzetekben akár -3,6-os pH-értékeket is.