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pH-Wert

Im Allgemeinverständnis verbindet sich der Begriff pH-Wert mit der Messung einer Flüssigkeit (meist Wasser), um zu erfahren, ob diese neutral, basisch /alkalisch oder sauer ist.

Der klein geschriebene Buchstabe „p“ steht für das lateinische Wort pondus, der Großbuchstabe „H“ für hydrogenii. Dabei wird absichtlich die Großschreibung verwendet, um auf das Element Wasserstoff zu verweisen, das im Periodensystem der Elemente ebenfalls groß geschrieben wird. Zusammen ergibt die Wortkombination pondus hydrogenii übersetzt ungefähr „Gewicht des Wasserstoffes“.

Welche Messung wird für die Bestimmung des pH-Wertes vorgenommen?

In einer Flüssigkeit wird die Anzahl der Wasserstoff-Ionen oder der Oxonium-Ionen gemessen, was letztlich dasselbe ist. Je größer der Anteil der Wasserstoff-Ionen ist, desto saurer ist die Flüssigkeit.

Der pH-Wert kann sowohl berechnet als auch mittels eines pH-Indikators festgestellt werden. Natürlich ergibt die Berechnung einen wesentlich genaueren Wert, für die meisten Anwendungen genügt jedoch der pH-Indikator.

Dazu wird eine Farbskala verwendet, die üblicherweise von 1 bis 14 reicht. Je nach verwendetem Indikator können die Farben der zugeordneten pH-Werte unterschiedlich ausfallen. Sehr häufig setzt sich die Farbskala aus Rot- und Blautönen zusammen. Das wiederum hängt mit dem Lackmus-Indikator zusammen.

Beim Lackmus-Indikator handelt es sich um einen Farbstoff, der in verschiedenen Flechtenarten vorkommt. Dieser Farbstoff besitzt die Eigenschaft, bei sauren oder basischen Lösungen bzw. Flüssigkeiten mit einer Farbänderung zu reagieren. Da Lackmus bereits im 13. Jahrhundert von Alchimisten und Heilern verwendet wurde, um in Flüssigkeiten andere Stoffe nachzuweisen und er sich bis heute bewährt hat, findet sich auch meist die Farbskala zur Feststellung des pH-Werts in tiefroten bis hellroten Farbtönen für „saure“ Flüssigkeiten, von 1 bis 6, wobei 1 den höchsten Säuregrad und 6 den schwächsten Säuregrad anzeigt. Auf der basischen Seite, von 8 bis 14, verändert sich der Lackmus von leicht violett bis tiefdunkles violett, wobei leicht Violett eine schwache basische Lösung anzeigt (8) und bis tiefdunkel reicht (14), was eine sehr starke alkalische Lösung bedeutet.

Genau in der Mitte der Skala befindet sich die 7 und die bedeutet, dass die Flüssigkeit neutral ist, was beim Lackmus-Test durch eine Übergangsfarbe zwischen Rot und Violett angezeigt wird.

Beispiele:

Reines, destilliertes Wasser besitzt einen pH-Wert von 7
Natronlauge, eine sehr starke alkalische Lösung, besitzt den pH-Wert 14
Salzsäure, eine sehr starke Säure, besitzt den pH-Wert 1.

Das pH-Meter

Neben der Berechnung des pH-Wertes, was ein durchaus komplizierter Vorgang über mehrere Rechenschritte ist, und dem pH-Indikator kann auch ein pH-Meter den Wasserstoff-Ionen-Anteil in der Flüssigkeit feststellen. Das pH-Meter funktioniert über eine mit einer Pufferlösung versehene Glaskugel, an der sich Wasserstoff-Ionen anlagern. Daraufhin baut sich eine Spannung zwischen Innen- und Außenseite der Glaskugel auf, deren Wert über eine Referenzelektrode gemessen wird.

Ähnlich funktioniert die Messung mittels Feldeffekt-Transistoren, wobei Transistoren die Glaskugel ersetzen.

Der pH-Wert spielt in der Medizin eine bedeutende Rolle, da viele organische Flüssigkeiten im menschlichen Körper unterschiedliche Werte aufweisen. Ebenso dient die Feststellung des pH-Wertes in der Chemie bei der Stoffumwandlung eine Rolle, in der Landwirtschaft zur Bodenbestimmung und auch in der Freizeit, etwa um zu messen, ob das Aquariumwasser den richtigen pH-Wert besitzt.

Quizfragen zum Thema pH-Wert

1. Was wird durch den pH-Wert gemessen?

   Durch den pH-Wert wird die Konzentration von Wasserstoff-Ionen (H⁺-Ionen) und Hydroxid-Ionen (OH^--Ionen) in einer Lösung gemessen.

2. Was beschreibt eine jeweils saure oder basische Reaktion?

   Die überwiegende Anzahl an Wasserstoff-Ionen löst eine saure Reaktion aus, eine überwiegende Anzahl an Hydroxid-Ionen sorgt für eine basische Reaktion.

3. Wann ist ein pH-Wert größer?

   Je weniger Wasserstoff-Ionen (Säure) in der Lösung sind, desto größer ist der pH-Wert, er ist dann basisch.

4. Wie ist die Konzentration des pH-Wert in der Formel angegeben?

   Die Konzentration wird dabei als negativer, dekadischer Logarithmus angegeben.

5. Was lässt der pH-Wert in einer Lösung erkennen?

   Er lässt erkennen, wie stark basisch oder sauer eine Lösung reagiert.

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