pH-Wert und wie man ihn misst

Die Kenntnis des pH-Wertes einer Lösung oder Flüssigkeit ist für viele chemische und analytische Aufgaben sehr wichtig und seine Messung bestimmt alle Folgemessungen.

Die Durchführung einer pH-Wert-Messung erscheint oft trivial, weshalb pH-Wert-Messungen häufig nicht in Frage gestellt werden  Um jedoch eine nützliche pH-Messung durchführen zu können, muss genau auf die Details der Messung geachtet werden  Um eine ordnungsgemäße pH-Messung durchzuführen und Fehler zu vermeiden, müssen Sie zunächst mit den Grundlagen der pH-Messung vertraut sein.

Die elementaren Fragen sind:

Was definiert den pH-Wert?

Wie messe ich den pH-Wert?

Wo und warum werden pH-Messungen durchgeführt?

Was bedeutet der pH-Wert einer pH-Messung?

Das Wassermolekül hat die Eigenschaft, in wässrigen Lösungen in zwei ionische Komponenten zu dissoziieren.

H2O <-> H+ + OH-

Das H+-Ion wird als Wasserstoffion oder Proton bezeichnet, das OH--Ion als Hydroxidion.

Der pH-Wert beschreibt die Aktivität von Wasserstoffionen in wässrigen Lösungen typischerweise auf einer Skala von 0 bis 14  Anhand dieser pH-Skala werden Flüssigkeiten als sauer, alkalisch oder neutral charakterisiert: Eine Lösung, die weder sauer noch alkalisch ist, ist neutral  Dies entspricht einem Wert von 7 auf der pH-Skala  Säure weist auf eine höhere Aktivität von Wasserstoffionen und einen niedrigeren pH-Wert hin 7  Alkalische Lösungen zeichnen sich durch eine geringere Wasserstoffionenaktivität bzw. höhere Hydroxidionenaktivität und einen darüber liegenden pH-Messwert aus 7 

Die pH-Skala ist logarithmisch  Ein Unterschied von einem pH-Messung Die Einheit stellt eine zehnfache oder zehnfache Erhöhung oder Verringerung der Wasserstoffionenaktivität in der Lösung dar  Dies erklärt, wie die Aggressivität einer Lösung mit der Entfernung vom Neutralpunkt zunimmt.

Einer der Schlüssel zum Verständnis von pH-Messungen ist der Begriff "Aktivität"Da die Aktivität temperaturabhängig ist, stimmt sie nicht mit der Konzentration der Lösung überein  Aktivität a ist definiert als das Produkt aus dem Aktivitätskoeffizienten y, der immer kleiner als 1 ist, und der tatsächlichen Konzentration c der betreffenden Verbindung (a=y * c).

Aktivität ist die effektive Konzentration einer chemischen Verbindung, genauer gesagt ihrer Partikel in der Lösung  In einer realen Lösung ist die Aktivität stets kleiner als die tatsächliche Konzentration  Dies ist wahr, da sich die gelösten Teilchen nur in einer idealen (unendlich verdünnten) Lösung nicht gegenseitig beeinflussen  In diesem Fall sind sie auseinandergespreizt, da sich zwischen ihnen viele Moleküle des Lösungsmittels befinden  Der Unterschied zwischen Aktivität und Konzentration wird in realen Ionenlösungen deutlich, da Ionen aufgrund ihrer elektrischen Ladung miteinander interagieren  Um die Eigenschaften einer Lösung möglichst genau zu beschreiben oder zu berechnen, muss im Massenwirkungsgesetz die Aktivität und nicht die Konzentration herangezogen werden.