Die Berechnung des pH-Wertes

Der pH-Wert beeinflusst z.B. das Löslichkeitsverhalten von chemischen Stoffen, so fallen Schwermetalle in wässriger, alkalischer Lösung als schwerlösliche Schwermetallhydroxide aus. Aber nicht nur für chemische Elemente hat der pH-Wert eine Bedeutung, sondern auch für den menschlichen Körper. Aus diesem Grund ist die Berechnung des pH-Wertes von enormen Interesse.

pH-Wert Berechnung

Die allgemeine Formel zur Berechnung des pH-Wertes ist: pH = – log c(H₃O⁺) , in Worten: der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Protonenkonzentration. Nun stellt sich aber noch die Frage nach der Berechnung der Protonenkonzentration. Dazu teilt man die Säuren in starke und schwache Säuren ein.

pH-Wert für starke Säuren

Starke Säuren sind in Wasser fast praktisch vollständig protolysiert, d.h. die Protonenkonzentration entspricht der Ausgangskonzentration der Säure. Somit kann der pH-Wert für starke Säuren ganz einfach berechnet werden, da die Anfangskonzentration der Säure gleich der gebildeten Protonenkonzentration ist.
                                                                      [H₃O⁺] = c(Säure) 
Der pH-Wert ist dann entsprechend dem negativen dekadischen Logarithmus der Protonenkonzentration.

pH-Wert für schwache Säuren

Schwache Säuren sind nicht vollständig protolysiert. Die Berechnung der Protonenkonzentration erfolgt aus dem Massenwirkungsgesetz und der Vereinfachung, dass im Gleichgewicht gleich viele Anionen der Säure und Protonen vorhanden sind (Herleitung: siehe Kapitel Säure-Base, Anorganische Chemie). Die zugehörige Formel:

Die Berechnung des pH-Wertes – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist der pH-Wert und welche Bedeutung hat er in der Chemie?

Der pH-Wert ist ein Maß für den Säuregrad einer Lösung. Er gibt an, wie viele protonisierte (H+-Ionen) Teilchen in einer Flüssigkeit gelöst sind. Er hat eine wichtige Rolle in verschiedenen Bereichen der Chemie, inklusive Umwelt-, Lebensmittel- und Medizintechnik.

2. Wie berechnen Sie den pH-Wert einer Lösung?

Der pH-Wert einer Lösung wird mit der Formel pH = -log [H+] berechnet, wobei [H+] die Konzentration der Wasserstoffionen in der Lösung darstellt.

3. Welchen pH-Wert hat eine neutrale Lösung?

Eine neutrale Lösung hat einen pH-Wert von 7.

4. Was bedeutet es, wenn eine Lösung einen pH-Wert von weniger als 7 hat?

Wenn eine Lösung einen pH-Wert von weniger als 7 hat, dann ist sie sauer.

5. Was bedeutet es, wenn eine Lösung einen pH-Wert von mehr als 7 hat?

Wenn eine Lösung einen pH-Wert von mehr als 7 hat, dann ist sie alkalisch oder basisch.

6. Welche Rolle spielt der pOH-Wert in Bezug auf den pH-Wert?

Der pOH-Wert ist ein Maß für die Konzentration der Hydroxidionen in einer Lösung. Der pH-Wert und der pOH-Wert einer Lösung stehen in einer Beziehung zueinander und ihre Summe ist immer 14 (bei 25°C).

7. Wie können Sie den pH-Wert einer Lösung messen?

Man kann den pH-Wert einer Lösung unter anderem mit pH-Papier, einem pH-Meter oder spezifischen Indikatorlösungen messen.

8. Was ist der Unterschied zwischen starken und schwachen Säuren, bezogen auf ihre pH-Werte?

Starke Säuren haben niedrigere pH-Werte, während schwache Säuren höhere pH-Werte haben. Das liegt daran, dass starke Säuren mehr Wasserstoffionen freisetzen und somit die Säurekonzentration in der Lösung erhöhen.

9. Wie ändert sich der pH-Wert einer Lösung, wenn Sie Wasser hinzufügen?

Wenn Sie Wasser zu einer Lösung hinzufügen, wird die Lösung verdünnt und der pH-Wert bewegt sich dadurch näher an 7, also neutral.

10. Welche Auswirkungen hat ein zu hoher oder zu niedriger pH-Wert auf den menschlichen Körper?

Ein zu hoher oder zu niedriger pH-Wert kann negative Auswirkungen auf den menschlichen Körper haben, da viele biologische Prozesse auf eine bestimmte pH-Bereich angewiesen sind. Beispielsweise kann ein zu saurer pH-Wert im Blut zu einer Zustand namens Acidose führen, was den Stoffwechsel stören und ernsthafte Gesundheitsprobleme verursachen kann.