pH waarde

U bevindt zich op de pagina pH waarde . Dit is een subpagina van Meters en testers. Meer pagina's onder Meters en testers zijn: pH meter, EC pH TDS meter, Weegschaal

pH waarde

De pH waarde is een uitdrukking voor de zuurgraad van een oplossing welke waterig is. De pH waarde van een neutrale oplossing welke waterig is ligt bij kamertemperatuur rond de waarde 7. Bij zure oplossingen is de pH waarde lager dan 7, bij basische oplossingen is deze hoger dan 7.
Het concept pH waarde is in 1909 geïntroduceerd. De p in pH staat door Potenz, dat kracht betekent. De H staat voor waterstofion, ofwel “H+”. In het latijn spreekt men van Potentia Hydrogenii en/ of Pondus Hydrogenii.
De pH waarde staat gelijk aan negatieve logaritme, met grondtal 10, van de concentratie waterstofionen ofwel “H+”. De concentratie-eenheid is hierbij mol/ liter.
Formeel is het beter de pH waarde te omschrijven als negatieve logaritme van waterstofionen-activiteit. De factor “f” geeft de activiteit van waterstofionen weer en heeft een waarde die tussen de 0 en 1 ligt. Bij normale omstandigheden is de factor f gelijk aan 1.
In een waterige oplossing of in water is een gedeelte van de watermoleculen aanwezig, in de vorm van ionen. Hierbij zijn twee H2O moleculen gesplitst in één negatief OH—ion en één positief H3O+-ion. Beide ionen hebben in water het oplosbaarheidsproduct 10-14 bij 22°C. Dit houdt in dat voor iedere waterige oplossing geldt dat de concentratie aan H+ en OH- altijd gelijk is aan 10-14. Wanneer we uitgaan van zuiver water is zoveel water opgesplitst in ionen dat zowel de concentratie OH- als de concentratie H+ gelijk is aan 1: 10 000 000 = 10-7. De pH waarde hiervan is volgens deze formule als volgt: ? log10 ? 7 = ? ( ? 7)log10 = 7.
Alle waterige oplossingen met een pH waarde van 7 noemt men neutrale oplossingen. Deze oplossingen zijn niet basisch en ook niet zuur.


De pH Schaal


Onder de pH-schaal verstaat met een logaritmische schaal. Deze schaal loopt voor waterige oplossingen van 0 tot 14. Hoe later de pH waarde, hoe zuurder de oplossing is. Bij pH waardes onder de 7 is de oplossing zuur. Boven de 7 is de oplossing basisch. Ook waarden onder 0 en boven 14 zijn mogelijk. Dit komt alleen voor onder extreme omstandigheden. Voorbeelden van deze oplossingen zijn geconcentreerde logen en geconcentreerde zuren. Over het algemeen zijn deze oplossingen zeer gevaarlijk.
Door het logatirmische karakter van de pH schaal kunnen binnen de schaal van 0 – 14 ook zeer extreme waarden worden weergegeven. In een oplossing met pH waarde 8 zitten 100 maal zoveel OH- ionen als H+ ionen.


pOH


Het tegenovergestelde van de pH-schaal is de pOH-schaal. De pOH-schaal geeft de activiteit van de OH—ionen aan, waar de pH-schaal deze aangeeft van de H3O+-ionen.
Deze vergelijking is alleen toepasbaar bij de temperatuur 293,15 K. Wanneer de temperatuur toeneemt, neemt de som van pOH en pH af.  


pH meten


De pH-waarde van een oplossing kan gemeten worden op verschillende manieren.
Er bestaan bepaalde kleurstoffen, pH-indicatoren genoemd, die verkleuren wanneer de een H+ ion afstaan of opnemen.
Deze verkleuringen vinden plaats bij een bepaalde pH waarde. Wanneer men gebruik maakt van verschillende kleurstoffen kan men de pH ruwweg meten, op papier (pH papier) of in oplossingen. Een bekende verkleuring is deze van lakmoes. Ook in de keuken zijn verkleuringen zichtbaar, wanneer rode kool blauw kleurt in het basische afwaswater. Vaak wordt er bij rode kool azijn, citroen of appel toegevoegd om het geheel zuurder te maken. Dit voorkomt dat de rode kool verkleurt bij het koken. Ook het lichter worden van thee, na het toevoegen van citroen, is welbekend.
Het meten van de pH waarde is ook mogelijk door middel van elektrochemische reacties. Hierbij zijn H+-ionen betrokken. Bij deze vorm van meten wordt gebruikt gemaakt van een pH meter, welke de spanning van de reactie meet onder gecontroleerde omstandigheden. Dit gebeurd dan dmv titreren, met behulp van natronloog, of een andere sterke base. De base wordt hierbij bij het te meten zuur gedruppeld, zolang totdat de oplossing nagenoeg geen amfolyten meer bevat. Om de uitslag zichtbaar te maken wordt gebruik gemaakt van een pH-indicator. Deze heeft een omslagpunt welke dicht bij de waarde 7 ligt.

Van pH 14 tot pH 0:

pH 14 natronloogoplossing van 1 mol/l
pH 13 natronloogoplossing van 0,1 mol/l
pH 11,5 huishoudammonia
pH 10,5 zeepsop
pH 8,5 zeewater, darmsap
pH 7,4 menselijk bloed
pH 7 zuiver water (neutraal)
pH 6,7 melk
pH 6 natuurlijke regen
pH 5 licht zure regen
pH 4,5 tomaten
pH 4 zure regen, tomatensap
pH 3 consumptieazijn
pH 2,5 cola
pH 2 maagzuur, citroensap
pH 1 zwavelzuur (accuzuur)
pH 0 zoutzuur (1 mol/l)

Wanneer er sprake is van een geconcentreerd zuur kan de pH waarde negatief uitkomen. Dit gebeurd wanneer de H+ hoger ligt dan 1 mol/l. Dit is onder andere het geval bij geconcentreerd zwavelzuur. De pH hier van is bijvoorbeeld ?log 18 = ?1,26.
Wel dient in acht genomen te worden dat door hoge H+-concentraties de protonen activiteit sterk zal dalen. Dit wegens andere effecten en hinder. De hoofdoorzaak hier van is de hoge ionensterkte die zo’n oplossing heeft. Bij concentraties kleiner dan 0,1 molair verwaarloosd deze activiteitsvermindering en werken de pH-formules weer vrij benaderend.  

Buffers


Een buffer is een oplossing, welke de H3O+ concentratie constant houdt. Zelfs in het geval waarin een chemische reactie H+ verbruikt of geproduceerd. Men kan een buffer maken door zowel een bijbehorende zwakke base als een zwak zuur toe te voegen aan een waterige oplossing. Wanneer er is een gebufferde oplossing H+ bijgemaakt wordt, kan dit door de zwakke base opgenomen worden onder vorming van zwak zuur, zonder dat de pH-waarde daarbij verandert. Andersom kan, wanneer er H+ wordt verbruikt uit de oplossing, nieuw H+ vrijgemaakt worden uit het zwakke zuur. Dit onder vorming van een zwakke base.
Alle combinaties van zwakke zuren met bijbehorende zwakke basen hebben hun eigen ideale pH-waarde, waarbij de buffer het meerste kan vrijmaken of opnemen met de kleinste verschuiving in de pH waarde. De buffercapaciteit hangt tevens af van de concentratie van bufferstoffen in de oplossing.
Goede bufferstoffen zijn waterstofsulfaat en azijnzuur, of HPO42- en H2PO4.