pH-verdi

pH

er et mål på hvor sur en væske (vannløsning) er. Surheten er bestemt av konsentrasjonen av hydrogenioner, altså H⁺-ioner, i løsningen.

Hvis konsentrasjonen av H⁺-ioner i en løsning er 0,01 mol per liter, er pH i løsningen 2,0. Sammenhengen er at tallet 0,01 kan skrives som potensen 10^–2.

• Løsningen er sur når pH ligger mellom 1 og 7.
• Løsningen er basisk når pH ligger mellom 7 og 14.
• Løsningen er nøytral når pH er lik 7.

Den enkleste måten å måle pH på er å bruke et pH-papir. Et pH-papir er en strimmel papir innsatt med forskjellige fargestoffer. pH-skalaen går fra 1 til 14, og med pH-papiret følger en skala som viser hvilken pH en bestemt farge angir.

Til en bit av pH-papiret i figuren setter man en dråpe av løsningen, og så sammenligner man fargen i flekken etter dråpen med fargene på forsiden av boksen. Papiret egner seg ikke til å bestemme pH i løsninger med pH mellom 6 og 8, for da er antall ioner i løsningen så liten at stoffene i papiret forstyrrer.

pH varierer med temperaturen. For å få sammenlignbare data, bør pH måles ved 25 ^o C.

Et alternativ til pH-papir er å tilsette en pH-indikator til løsningen. Mer nøyaktige pH-verdier bestemmes med et pH-meter.

pH er bestemt av konsentrasjonen av oksoniumioner [H₃O⁺] i en løsning. Det spesielle med pH er at når pH øker skyldes det at konsentrasjonen av oksoniumioner i løsningen avtar.

Når pH = 1,0, er konsentrasjonen av oksoniumioner 0,10 mol/L. Når pH = 2,0, er konsentrasjonen av oksoniumioner 0,010 mol/L, altså bare en tidel av hva den var da pH var lik 1,0.

[H₃O⁺] er lik konsentrasjonen av oksoniumioner i løsningen målt i mol/L.

pH = –log[H₃O⁺]

Omvendt er

[H₃O⁺] = 10^-pH mol/L

Grunnen til at man innførte pH, som er en logaritmisk størrelse, er at konsentrasjonen av oksoniumioner varierer mange størrelsesordener. Det er mye enklere å si at pH = 4,49 i en løsning enn at konsentrasjonen av H₃O⁺-ioner er 0,0000323 mol/L.

I løsninger i vann gjelder alltid følgende likevekt:

H₃O⁺(aq) + OH^-(aq) ↔ 2H₂O(l)

Fra Guldberg og Waages lov følger dette likevektsuttrykket:

[H₃O⁺] · [OH^–] = K

Ved 25 ^oC er K = 1,0 · 10⁻¹⁴

Denne ligningen betyr at hvis vi starter med en sur løsning, og setter til en base, vil konsentrasjonen av oksoniumioner avta og konsentrasjonen av hydroksidioner øke. Når pH = 7, er konsentrasjonen av hydroksidioner lik konsentrasjonen av oksoniumioner (og bare 0,00000007 mol/L). Når pH er større enn 7, er det flere hydroksidioner enn oksoniumioner i løsningen.

Tar vi logaritmen til likevektsuttrykket, får vi:

pH + pOH = 14,0 ved 25 ^oC

Her er pOH = –log[OH^-]

pH ble innført av den danske kjemikeren Søren Peter Lauritz Sørensen i 1909 da han var leder for den kjemiske avdeling ved Carlsberg Laboratorium i København.

Den gang var regning med logaritmer alminnelig, så logaritmeregning var allmennkunnskap. I dag har logaritmeregning gått i glemmeboken, og pH ville neppe ha blitt innført i dag. I stedet ville man ha brukt dekadiske forstavelser (SI-prefikser). Da kan 0,0000323 mol/L skrives 32,3 μmol/L (mikromol per liter).