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Der pH-Wert (Potentia hydrogenii) ist eine wichtige Größe in der Säure-Base-Chemie. Durch diesen Wert erfahren wir etwas über den Säuregrad einer Lösung. Zur Messung des pH-Wertes verwendet man entweder ein pH-Meter, Indikator-Lösungen oder pH-Papier. Bevor wir darauf eingehen, sollten wir uns erst einmal anschauen, wie wir den pH-Wert mathematisch ausdrücken können. Wie schon erwähnt, bildet die Grundlage des pH-Werts das Ionenprodukt von Wasser KW. Dieses setzt sich aus den Gleichgewichtskonzentrationen der Oxonium- und Hydroxidionen zusammen (siehe dazu Abb. 8 und 9). Die Werte, die wir in den Abbildungen sehen, sind nicht gut handhabbar. Man vereinfacht diese Werte, indem man den negativen dekadischen Logarithmus (log) anwendet. Der dekadische Logarithmus ist der Logarithmus zur Basis 10 und nicht mit dem natürlichen Logarithmus (ln) zur Basis e zu verwechseln. Durch diese mathematische Operation werden die Hochzahlen heruntergeholt. In diesem Fall müssen wir uns die Rechenregeln für das Logarithmieren eines Produkts anschauen.

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Abbildung 10: Rechenregeln für das Logarithmieren eines Produkts

Wenden wir dies auf das Ionenprodukt des Wassers an.

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Abbildung 11: Herleitung des pH-Wertes
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Abbildung 12: Herleitung des pH-Wertes in Zahlen

Merke

Merke: Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Oxoniumionenkonzentration: pH = -log([H3O+]).

Der pOH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Hydroxidionenkonzentration: pOH = -log([OH-]).

Die Summe aus dem pH-Wert und dem pOH-Wert ergibt den pKW-Wert und somit den Wert 14:

pkW = pH + pOH = 14.

Je nach wässriger Lösung überwiegen die Oxoniumionen oder die Hydroxidionen. Man kann über das Ionenprodukt des Wassers jeder Oxoniumionenkonzentration eine Hydroxidionenkonzentration zuordnen und umgekehrt. Egal ob wir den Säuregrad einer Säure oder einer Lauge angeben, wir geben immer den pH-Wert an. Niemals (bzw. nur selten) wird über den pOH-Wert kommuniziert.

Für reines Wasser sowie für neutrale Lösungen gilt, dass die Hydroxidionenkonzentration sowie Oxoniumionenkonzentration gleich sind. Somit ergibt sich pH = 7 (entsprechend pOH = 7).

Bei sauren wässrigen Lösungen überwiegt die Oxoniumionenkonzentration gegenüber der Hydroxidionenkonzentration: [H3O+] > [OH-]. Eine hohe [H3O+] ergibt eine kleine Zahl für den pH-Wert, in dem Fall eine Zahl kleiner 7: pH < 7.

Bei basischen wässrigen Lösungen überwiegt die Hydroxidionenkonzentration gegenüber der Oxoniumionenkonzentration: [H3O+] < [OH-]. Eine niedrige [H3O+] ergibt eine hohe Zahl für den pH-Wert, in dem Fall eine Zahl größer 7: pH > 7.

Merke

Merke: pH = 7 = neutraler Bereich; pH < 7 = saurer Bereich; pH > 7 = basischer Bereich.

Video: pH-Wert

Herleitung des pH-Wertes über das Massenwirkungsgesetz.
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Tabelle 3: Zusammenhang zwischen der [H3O+], [OH-] und dem pH-Wert
Multiple-Choice
Ein pH-Wert von 4 ist..
0/0
Lösen

Hinweis:

Bitte kreuzen Sie die richtigen Aussagen an. Es können auch mehrere Aussagen richtig oder alle falsch sein. Nur wenn alle richtigen Aussagen angekreuzt und alle falschen Aussagen nicht angekreuzt wurden, ist die Aufgabe erfolgreich gelöst.

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Anorganische Chemie

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