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Du lernst den pH-Wert als negativen dekadischen Logarithmus der Oxonium-Ionenkonzentration kennen und verstehst seine Beziehung zum pOH-Wert. Du kannst aus einem gegebenen pH-Wert die c(H3O+) berechnen – und umgekehrt – und erkennst anhand der pH-Skala, ob eine Lösung sauer, neutral oder alkalisch ist.
Um das Ionenprodukt KW übersichtlicher beschreiben zu können, führt man den pH-Wert (potentia hydrogenii), den pOH-Wert und den pKW-Wert ein.
Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Oxonium-Ionenkonzentration.
pH = −lg c(H3O+)
c(H3O+) = 10−pH mol/L
pOH = −lg c(OH−)
pH + pOH = pKW
pH + pOH = 14 (bei 25 °C)
Folgende Werte gelten bei 25 °C:
| Größe | pH = 0 sauer |
pH = 6 | pH = 7 neutral |
pH = 8 | pH = 14 alkalisch |
Einheit |
|---|---|---|---|---|---|---|
| c(H3O+) | 100 | 10−6 | 10−7 | 10−8 | 10−14 | mol/L |
| c(OH−) | 10−14 | 10−8 | 10−7 | 10−6 | 100 | mol/L |
| pH | 0 | 6 | 7 | 8 | 14 | |
| pOH | 14 | 8 | 7 | 6 | 0 |
Zur Kennzeichnung, ob es sich um eine saure, neutrale oder alkalische Lösung handelt, reicht es vollständig aus, nur die Konzentration einer Ionensorte anzugeben (i. d. R. die Oxonium-Ionen-Konzentration).
Beispiele:
- pH = 2: c(H3O+) = 10−2 mol/L = 0,01 mol/L
- pH = 12: c(H3O+) = 10−12 mol/L = 0,000 000 000 001 mol/L
In einer alkalischen Lösung: c(OH−) > 10−7 mol/L ⇒ pH > 7
In einer neutralen Lösung: c(H3O+) = c(OH−) = 10−7 mol/L ⇒ pH = 7
Auf einen Blick – die wichtigsten Aussagen
pH-Definition
pH = −lg c(H3O+)
c(H3O+) = 10−pH mol/L
pKW-Beziehung
pH + pOH = 14 (bei 25 °C)
pOH = −lg c(OH−)
Neutral
pH = 7 bei 25 °C
c(H3O+) = c(OH−) = 10−7 mol/L
Merkhilfe
Kleiner pH → viele H3O+ → sauer
Großer pH → viele OH− → alkalisch
Häufige Fragen zum pH-Wert
Warum ist der pH-Wert ein negativer Logarithmus?
Die Konzentrationen von H3O+-Ionen in wässrigen Lösungen liegen typischerweise zwischen 100 und 10−14 mol/L – also sehr kleine Zahlen. Der negative Logarithmus macht diese Werte zu handlichen positiven Zahlen zwischen 0 und 14. Beispiel: c(H3O+) = 10−3 mol/L → pH = −lg(10−3) = 3.
Wie berechne ich c(H3O+) aus einem pH-Wert?
Umkehrung der pH-Definition: c(H3O+) = 10−pH mol/L. Beispiele: pH = 2 → c = 10−2 = 0,01 mol/L · pH = 9 → c = 10−9 = 0,000 000 001 mol/L. Bei nichtganzzahligen pH-Werten (z. B. pH = 4,75) wird der Taschenrechner benötigt: c = 10−4,75 ≈ 1,78 · 10−5 mol/L. → Mehr dazu: Kapitel 4 (pK-Werte)
Was bedeutet pH + pOH = 14?
Da KW = c(H3O+) · c(OH−) = 10−14 (bei 25 °C), gilt nach Logarithmieren: −lg(c(H3O+)) + (−lg(c(OH−))) = 14, also pH + pOH = 14. Kennt man einen der beiden Werte, lässt sich der andere sofort berechnen. → Zurück: Ionenprodukt KW
Ist pH = 7 immer gleich neutral?
Nur bei 25 °C! Da KW temperaturabhängig ist, verschiebt sich der neutrale pH-Wert mit der Temperatur. Bei 37 °C (Körpertemperatur) liegt der neutrale pH-Wert bei ca. 6,8 – obwohl c(H3O+) = c(OH−) gilt und die Lösung chemisch neutral ist. „Neutral" bedeutet immer: gleiche Konzentrationen beider Ionen, nicht zwingend pH = 7.
Welcher pH-Bereich kommt im Alltag vor?
Typische Beispiele: Magensäure pH ≈ 1–2 · Zitronensaft pH ≈ 2–3 · Kaffee pH ≈ 5 · Blut pH ≈ 7,35–7,45 (streng gepuffert) · Meerwasser pH ≈ 8,1 · Seifenwasser pH ≈ 9–10 · Natronlauge pH ≈ 13. Der biologisch verträgliche Bereich für Blut ist extrem eng – Abweichungen von ±0,4 sind lebensbedrohlich. → Kapitel 5: Indikatoren
Lernkarten – pH-Wert und pH-Skala
Klicke auf eine Karte, um die Antwort zu sehen.
Wie lautet die Definition des pH-Werts?
pH = −lg c(H3O+)
→ negativer dekadischer Logarithmus der Oxonium-Ionenkonzentration
Welche c(H3O+) hat eine Lösung mit pH = 3?
c(H3O+) = 10−pH
= 10−3 mol/L = 0,001 mol/L
Wie lautet die Beziehung zwischen pH und pOH (bei 25 °C)?
pH + pOH = pKW = 14
Beispiel: pH = 4 → pOH = 10
→ c(OH−) = 10−10 mol/L
Wann ist eine Lösung sauer, neutral oder alkalisch?
Sauer: pH < 7 · c(H3O+) > 10−7
Neutral: pH = 7
Alkalisch: pH > 7 · c(OH−) > 10−7
c(H3O+) = 0,001 mol/L. Berechne pH und c(OH−).
pH = −lg(10−3) = 3
pOH = 14 − 3 = 11
c(OH−) = 10−11 mol/L
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