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Der pH-Wert - das unbekannte Wesen?

Nun, sicher werden viele von euch schonmal davon gehört haben, daß es soetwas wie einen pH-Wert gibt - zumindestens in der Schule - im Chemie-Unterricht, sollte man diesen Namen schonmal irgendwann in irgendeinem Zusammenhang ganz leise vernommen haben - aber was ist das eigentlich und noch viel wichtiger - wozu ist der überhaupt gut und was kann man damit machen?
Nun, "pH" steht für "potentia Hydrogenii" - zu deutsch: "Kraft des Wasserstoffs" und gibt nen negativen dekadischen Logarythmus der Wasserstoffionenaktivität an. So lernt man das in der Schule und so kann man rein überhaupt garnix damit anfangen, wenn man das zum ersten Mal hört.
Der pH-Wert gibt im Grunde genommen die Aktivität an Wasserstoffionen (H+) an, in hinreichend verdünnten Lösungen kann man die Aktivität mit der Konzentration gleichsetzen, bei konzentrierten Lösungen geht das nicht mehr, da sich die Ionen dort gegenseitig behindern - aber der Einfachheit halber, werde ich im folgenden von der Konzentration sprechen, damit es verständlich bleibt. Bei Konzentrationen <1mol/L ist der Fehler auch vernachlässigbar klein, so daß man mit der Konzentration stellvertretend für die Aktivität arbeiten kann.
In der Chemie gibt man Konzentrationen allerdings in einer etwas exotischen Einheit an - mol/L - was 1L ist, ist klar, aber was ist 1 Mol - nun, 1 Mol sind 6,022*10²³ Teilchen - also quasi wie "Duzend" zu behandeln, gibt also eine Anzahl an Atomen an. Das sind exakt 12g Kohlenstoff ¹²C - oder anders ausgedrückt - 1 mol (= 6,022*10²³ Atome) Eisen wiegen 55,8g. Würde man diese 55,8g Eisen in 1Liter Salzsäure lösen, enthielt diese Salzsäure eine Konzentration von 1mol/L Eisen (ich hätte auch Wasser nehmen könne, nur Eisen löst sich bekanntermaßen ziemlich schlecht darin - und bei Kohlenstoff ist das nicht anders).
Ja gut, und das kann man eben auch auf Wasserstoff das Wasserstoffion H+ beziehen und erhält dann halt die Konzentration des H+ in mol/L.
So, wie gekommt man nun aus dieser Konzentration den pH-Wert - nun, man nimmt den 10er-Logarythmus (log-Taste am Taschenrechner) und dreht das Vorzeichen um.
Damit hat eine Lösung, die 1mol/L H+ enthält einen pH-Wert von -log(1) = 0; eine Lösung die 0,1 mol/L enthält, also nur ein zehntel so konzentriert ist, eine pH-Wert von -log(0,1) = 1; 0,01 mol/L wären dann pH=2 usw.
Das bedeutet, je höher der pH-Wert ist, desdo weniger H+-Ionen sind in der Lösung. Man sagt, daß eine Lösung, die mehr als 10-7 mol/L H+-Ionen enthält, also einen pH-Wert kleiner 7 hat, sauer ist und eine Lösung, die weniger als 10-7 mol/L H+-Ionen enthält, also einen pH-Wert größer 7 hat, alkalisch ist.
Aber woher kommt jetzt gerade die 7 ?
Nun, das liegt am Wasser - denn den pH-Wert gibt man meistens in Bezug auf Wasser an - man kann auch in anderen Lösungsmitteln pH-Werte angeben, aber meistens ist es Wasser, da es das am häufigsten verwendete Lösungsmittel ist, denn es kann sehr viele Stoffe lösen, ist durchsichtig, fast farblos, billig, in großer Menge verfügbar, gesundheitlich und umwelttoxikologisch unbedenklich und hat einen hohen Siedepunkt. Wasser ist zur sogenannten Autoprotolyse fähig, d.h., daß spontan ein bestimmter Anteil der Wasser-Moleküle in H+-Ionen und OH--Ionen (Hydroxid-Ionen) übergeht, es disproportioniert. Es entsteht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen H2O --> H+ + OH- und H+ + OH- --> H2O, was dazu führt, daß 10-7 mol/L H+-Ionen und 10-7 mol/L OH--Ionen in reinem Wasser vorliegen. Und eine Lösung, die 10-7 mol/L H+-Ionen enthält, hat einen pH-Wert von 7 - man sagt, eine Lösung von pH=7 ist neutral - quasi die Schweiz unter den pH-Werten.
Diese Komzentration von 10-7 mol/L H+-Ionen ist spezifisch für Wasser und für 20°C - bei anderen Temperaturen - aber vor allem bei anderen Stoffen, die auch H+-Ionen abgeben können, ist diese Konzentration eine andere - sie hängt vom Soff, und eben, von der Temperatur ab.
Ja, das war's schon - das ist der pH-Wert - nicht mehr und nicht weniger.

Nun, wozu ist der gut und was kann man damit machen?
Die meisten chemische Reaktionen in Wasser sind pH-anhängig, d.h. sie laufen entweder nur bei bestimmten pH-Werden ab oder bei einem bestimmten pH-Wert am bestem und bei anderen weniger gut, überhaupt nicht oder anders. Manche Stoffe haben auch andere physikalische Eigenschaften bei verschiedenen pH-Werten, weil sie mit den H+-Ionen oder den OH--Ionen reagieren - z.B. Phenolphthalein (gesprochen: Fenolftalee-ien) - ist im sauren farblos, im alkalischen pink. Auch Eigenschaften wie Löslichkeit oder chemisches Verhalten können sich, je nach Substanz, zwischen verschiedenen pH-Werten unterscheiden. Z.B. fallen einige Amonisäuren aus konzentrierten Lösungen aus, wenn man einen für die Aminosäure spezifischen pH-Wert einstellt, den sogenannten "isoelektrischen Punkt" (dieser Punkt ist ein pH-Wert, auch wenn er nicht nach einem klingt). Packt man z.B. ein Stück Marmor in Wasser (pH=7) passiert nix, packt man sie in 0,1mol/L Salzsäure (pH=1), löst es sie auch wie 'ne Brausetablette. Auch das Blut hat einen pH-Wert (7,40±0,05), deren Konztanz für seine Funktionen und die der gelösten Substanzen auch zwingend notwendig ist. Auch das innere von Zellen, das Cytoplasma hat einen für die Zelle spezifischen pH-Wert, der für die Funktionen der Zelle notwendig ist und innerhalb eines bestimmten Bereiches konstant gehalten werden muss.

Ja, das war soweit alles, was ich dazu zu sagen habe - Fragen und Anregungen nehme ich gerne entgegen! :-)