pH-definitie en vergelijking in de chemie

pH-waarden onder 7 zijn zuur, terwijl niveaus boven 7 alkalisch zijn

ThoughtCo / Grace Kim

pH is een maat voor waterstof ion concentratie , een maatstaf voor de zuurgraad ofalkaliteitvan een oplossing . De pH-schaal loopt meestal van 0 tot 14. Waterige oplossingen bij 25°C met een pH lager dan 7 are zuur , terwijl die met een pH groter dan 7 basisch zijn ofalkalisch. Een pH-waarde van 7,0 bij 25°C wordt gedefinieerd als 'neutraal' omdat de concentratie van H₃O⁺is gelijk aan de concentratie van OHop zuiver water. Zeer sterke zuren kunnen hebben een negatieve pH , terwijl zeer sterke basen een pH van meer dan 14 kunnen hebben.

pH-vergelijking:

De vergelijking voor pH berekenen werd in 1909 voorgesteld door de Deense biochemicus Søren Peter Lauritz Sørensen:

pH = -log[H⁺]

waarbij log de logaritme met grondtal 10 is en [H⁺] staat voor de waterstofionenconcentratie in eenheden van mol per liter oplossing. De term 'pH' komt van het Duitse woord 'potenz', wat 'kracht' betekent, gecombineerd met H, het elementsymbool voor waterstof, dus pH is een afkorting voor 'kracht van waterstof'.

Voorbeelden van pH-waarden van veel voorkomende chemicaliën

Wij werken dagelijks met veel zuren (lage pH) en basen (hoge pH). Voorbeelden van pH-waarden van laboratoriumchemicaliën en huishoudelijke producten zijn:

0: zoutzuur
2.0: citroensap
2.2: azijn
4.0: wijn
7.0: zuiver water (neutraal)
7.4: menselijk bloed
13.0: loog
14.0: natriumhydroxide

Niet alle vloeistoffen hebben een pH-waarde

pH heeft alleen betekenis in een waterige oplossing (in water). Veel chemicaliën, waaronder vloeistoffen, hebben geen pH-waarden . Als er geen water is, is er geen pH. Er is bijvoorbeeld geen pH-waarde voor plantaardige olie , benzine of pure alcohol.

IUPAC-definitie van pH

De International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) heeft een iets andere pH-schaal die is gebaseerd op elektrochemische metingen van een standaard bufferoplossing. In wezen gebruikt de definitie de vergelijking:

pH = -log a_H+

waar een_H+staat voor waterstofactiviteit, wat de effectieve concentratie van waterstofionen in een oplossing is. Dit kan enigszins afwijken van de werkelijke concentratie. De pH-schaal van IUPAC omvat ook thermodynamische factoren die de pH kunnen beïnvloeden.

Voor de meeste situaties is de standaard pH-definitie voldoende.

Hoe de pH wordt gemeten

Ruwe pH-metingen kunnen worden gedaan met behulp van lakmoes papier of een ander type pH-papier waarvan bekend is dat het van kleur verandert rond een bepaalde pH-waarde. De meeste indicatoren en pH-papieren zijn alleen nuttig om te bepalen of een stof een zuur of een base is of om de pH binnen een nauw bereik te identificeren. Een universele indicator is een mengsel van indicatoroplossingen die bedoeld zijn om een ​​kleurverandering te geven over een pH-bereik van 2 tot 10.

Nauwkeurigere metingen worden gedaan met behulp van primaire standaarden om een ​​glazen elektrode en pH-meter te kalibreren. De elektrode werkt door het potentiaalverschil te meten tussen een waterstofelektrode en een standaardelektrode. Een voorbeeld van een standaardelektrode is zilverchloride.

Gebruik van pH

pH wordt zowel in het dagelijks leven als in de wetenschap en de industrie gebruikt. Het wordt gebruikt bij het koken (bijvoorbeeld het laten reageren van bakpoeder en een zuur om gebakken goederen te laten rijzen), om cocktails te ontwerpen, in reinigingsmiddelen en bij het bewaren van voedsel. Het is belangrijk bij zwembadonderhoud en waterzuivering, landbouw, geneeskunde, scheikunde, techniek, oceanografie, biologie en andere wetenschappen.