pH und pOH berechnen

Eine logarithmische Konzentrationsskala

pH beschreibt Oxonium und pOH Hydroxid auf einer logarithmischen Skala. In der Näherung einer verdünnten idealen Lösung ist jeder Wert der negative Zehnerlogarithmus der in mol/L ausgedrückten Ionenkonzentration. Beispielsweise ergeben 0,001 mol/L Oxonium den pH 3. Bei pKw 14 ist der pOH 11 und die Hydroxidkonzentration beträgt 0,00000000001 mol/L.

Gleichgewicht und Temperatur

pH und pOH summieren sich zu pKw. Nehmen Sie außerhalb von 25 °C nicht an, dass ihre Summe immer 14 beträgt. Die gesamte Säurekonzentration auf einem Flaschenetikett ist nicht die freie Oxoniumkonzentration. Gleichgewichte schwacher Säuren, Puffer, Ionenstärke und Aktivitätskoeffizienten sind nicht Teil dieser Umrechnung. Der neutrale pH beträgt die Hälfte von pKw.

Potenzen in beide Richtungen verfolgen

Wählen Sie beispielhaft pH 5 und den eingegebenen pKw 14. Die Hydroniumkonzentration beträgt 10⁻⁵ = 0,00001 mol/L. Der pOH beträgt 14 − 5 = 9 und die Hydroxidkonzentration 10⁻⁹ = 0,000000001 mol/L. Mit derselben Ionenkonzentration im passenden Modus erhalten Sie den ursprünglichen pH zurück. Der pKw ist eine Beispieleingabe und keine Konstante für jede Temperatur.

Auf dieser logarithmischen Skala bedeutet eine Verringerung des pH um eins in der genannten Näherung eine zehnfache Hydroniumkonzentration. Das Addieren von Werten des pH und Teilen durch ein Volumen ergibt daher nicht den pH der Mischung. Dafür sind eine Stoffmengenbilanz und gegebenenfalls chemische Gleichgewichte nötig.

Die Ionenkonzentration darf nicht null sein, weil deren Logarithmus nicht endlich ist. Ein Messwert unter der Nachweisgrenze ist keine gemessene Nullkonzentration. Bei bekannter Gesamtsäurekonzentration müssen freie Ionen zunächst passend berechnet werden. Die Einstufung als sauer oder basisch hängt vom gewählten pKw ab. Korrosivität, Toxizität und sichere Verwendung werden hier nicht allein aus dem pH bewertet.

Häufige Fragen

Wie berechnet man den pH aus der Wasserstoffionenkonzentration?

Bei einer beispielhaften Oxoniumkonzentration von 0,001 mol/L ergibt der negative Zehnerlogarithmus der Konzentration einen pH von 3. Diese Vorberechnung setzt eine verdünnte ideale Lösung voraus. Die gesamte Säurekonzentration entspricht nicht zwingend der freien Ionenkonzentration. Aktivitätskoeffizienten und Gleichgewichte schwacher Säuren sind ausgeschlossen.

Mit diesen Werten berechnen