pH-Wert und Säure-Base-Reaktionen
Der pH-Wert ist ein fundamentales Konzept in der Säure-Base-Reaktion. Er wird als negativer dekadischer Logarithmus der Oxoniumionen-Konzentration definiert: pH = -lg(c(H₃O⁺)). Diese mathematische Beziehung ermöglicht die präzise Bestimmung des sauren oder basischen Charakters einer Lösung.
Definition: Der pH-Wert ist dimensionslos und gibt die Konzentration der H₃O⁺-Ionen in einer Lösung an. Je kleiner der pH-Wert, desto saurer ist die Lösung.
Bei der Autoprotolyse des Wassers stellt sich ein wichtiges Gleichgewicht ein. Wasser hat einen neutralen pH-Wert von 7, da H₃O⁺- und OH⁻-Ionen in gleicher Konzentration (10⁻⁷ mol/L) vorliegen. Diese Autoprotolyse des Wassers Gleichgewicht ist fundamental für das Verständnis von Säure-Base-Reaktionen.
Für die Berechnung von pH-Werten bei starken Säuren gilt eine vollständige Protolyse. Die Anfangskonzentration der Säure entspricht direkt der H₃O⁺-Konzentration: c₀(HA) = c(H₃O⁺). Zu den wirklich vollständig protolysierten starken Säuren Beispiele gehören Salzsäure (HCl), Salpetersäure (HNO₃) und Schwefelsäure (H₂SO₄).
Beispiel: Bei einer 0,1-molaren Salzsäure beträgt der pH-Wert: pH = -lg(0,1) = 1