Många människor är medvetna om att pH har något att göra med syror eller baser och att det är viktigt för t.ex. vattenkvalitet, livsmedelsproduktion, vattenlevande organismer och växter, men det är inte många som verkligen förstår vad det betyder.

Enklare uttryckt anger pH-värdet hur surt eller basiskt vattnet är. Ett pH-värde på 7 indikerar en neutral lösning, ett pH-värde över 7 indikerar en basisk lösning och ett pH-värde under 7 indikerar en sur lösning. Ju längre ett pH-värde är från 7, desto kraftigare surt eller basiskt är det. Exempelvis är vatten med ett pH-värde på 6 milt surt och vatten med ett pH-värde på 3 starkt surt.

Om du är nöjd med detta svar kan du sluta läsa här. Men om du vill veta vad pH egentligen betyder, läs vidare…

Vad betyder pH egentligen?

Het ”H” i pH är den elementära symbolen för väte. ”P” kan hänvisa till olika saker på olika språk, men ”pH” sägs oftast betyda ”vätgasstyrka”. Så vad betyder det?

Vätgasen som avses i pH-symbolen är faktiskt vätejonen, som skrivs som H+. En väteatom har en proton (som har en positiv laddning) och en elektron (som har en negativ laddning). Vätejonen är en väteatom som har lämnat ifrån sig sin elektron. Eftersom det inte längre finns någon negativ laddning från elektronen som balanserar den positiva laddningen från protonen har H+ en positiv nettoladdning (därav ”+” i symbolen).

Teknisk anmärkning: Ibland skrivs vätejonen som hydroniumjonen (H3O+).

Närvaron av H+ är det som gör vatten surt. En syra är en förening som bidrar med H+ till vatten, antingen direkt eller indirekt. Exempelvis dissocieras saltsyra (HCl) till väte- (H+) och kloridjoner (Cl-) i vatten, och det är H+ som bidrar till vattnets surhet. Ju högre koncentrationen av H+ är, desto surare är vattnet.

HCl ® H+ + Cl-

Koncentrationen av H+ kan uttryckas i form av mol per liter vatten (en mol är 6,022×1023 objekt, även känt som Avogadros tal). Värdet på pH återspeglar koncentrationen av H+ på följande sätt:

(koncentrationen av H+ i mol/L) = 10-pH

Till exempel, vid pH 6 är koncentrationen av H+ 10-6 eller 0,000001 mol/L. Vid pH 3 är koncentrationen 10-3 eller 0,001 mol/L.

Teknisk anmärkning: Professionella kemister kan använda något annorlunda definitioner av pH som tar hänsyn till vätejonens icke-ideala beteende eller som använder olika koncentrationsenheter (t.ex. mol per kg vatten), men ovanstående förhållande förklarar betydelsen av pH tillräckligt bra för många människor.

Hur är det med neutrala och basiska lösningar?

Vattenmolekyler bryts sönder i två joner, vätejonen (H+) och hydroxyljonen (OH-):

H2O = H+ + OH-

Denna reaktion är reversibel, vilket innebär att H+ och OH- kan återförenas och bilda vattenmolekyler. Vid varje given tidpunkt är koncentrationerna av H+ och OH- mycket små jämfört med mängden vattenmolekyler.

Det händer att vid pH 7 är koncentrationerna av H+ och OH- lika stora. Det är därför pH 7 anses vara det neutrala pH-värdet. Under pH 7 är koncentrationen av H+ större än koncentrationen av OH-, vilket gör vattnet surt. Över pH 7 är koncentrationen av OH- större än koncentrationen av H+, vilket gör vattnet basiskt.

Vid högt pH är koncentrationen av H+ mycket liten. Vid pH 11 är till exempel koncentrationen av H+ 10-11 eller 0,00000000001 mol/L. Koncentrationen av OH- är dock motsvarande högre. Koncentrationen av OH- kan uttryckas på följande sätt:

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

Vid pH 11 är koncentrationen av OH- 1011-14 (10-3) eller 0,001 mol/L, vilket är detsamma som koncentrationen av H+ vid pH 3.

PH-skalan: vätepotens

PH-skalan är en logaritmisk skala där en skillnad på en pH-enhet motsvarar en tiopotens skillnad i koncentrationen av H+. Till exempel är koncentrationen av H+ vid pH 5 tio gånger högre än vid pH 6, 100 gånger högre än vid pH 7 och 1000 gånger högre än vid pH 8. Eftersom varje pH-enhet representerar en tiopotensskillnad i H+-koncentrationen representerar pH-värdet ”vätgasens kraft”. Faktum är att pH oftast definieras som den negativa logaritmen av H+-koncentrationen:

pH = -log10

Samma allmänna mönster gäller för OH-. Koncentrationen av OH- vid pH 8 är tio gånger högre än vid pH 7, 100 gånger högre än vid pH 6 och så vidare.

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 vanlig missuppfattning är att pH-skalan börjar vid 0 och slutar vid 14. I själva verket är negativa pH-värden och pH-värden större än 14 möjliga. Till exempel har de koncentrerade syror som är vanliga i laboratorier och industri negativa pH-värden. Även i miljön har pH-värden så låga som -3,6 observerats i extrema situationer.