pHVerhältnisse

pHVerhältnisse beziehen sich auf die Beziehungen, anhand derer der pH-Wert einer wässrigen Lösung bestimmt und verändert wird. Sie betreffen das Verhältnis von Wasserstoffionen, Basen und dem chemischen Gleichgewicht sowie deren Auswirkungen auf chemische und biologische Systeme.

Der pH-Wert ist ein Maß für die Aktivität der Wasserstoffionen in einer Lösung. Er wird definiert als pH = -log10(aH+). In wässerigen Lösungen lässt sich aH+ näherungsweise durch die Konzentration [H+] ersetzen, insbesondere bei niedriger ionischer Stärke.

Der pH-Wert ist logarithmisch skaliert: Eine Änderung um eine Einheit entspricht einer zehnfachen Änderung der Wasserstoffionenkonzentration. Werte von 0 bis 14 dienen als grobe Orientierung; 7 gilt als neutral bei 25 °C, Werte <7 sind sauer, Werte >7 basisch. Die Skala hängt von der Temperatur ab.

In Puffersystemen beschreibt die Henderson-Hasselbalch-Gleichung pH = pKa + log([A-]/[HA]) die Beziehung zwischen der konjugierten Base/Basenresten und der zugehörigen Säure. Durch Verschieben des Verhältnisses von Base zu Säure lassen sich pH-Werte relativ stabil halten oder gezielt verschieben, ohne schnelle Änderungen der Gesamtzusammensetzung der Lösung.

Zusammenhang zu pOH und Temperatur: pH + pOH = 14 bei 25 °C, und die Temperatur beeinflusst sowohl die Ionenkonzentrationen als auch die pH-Messung. In unterschiedlichen Systemen kann der pH-Wert daher variieren, auch ohne Änderung der chemischen Zusammensetzung.

Messung und Anwendung: pH kann mit pH‑Messgeräten (Glas-Elektroden) bestimmt oder mit Indikatoren abgeschätzt werden. Anwendungen finden sich in Chemie, Biologie, Medizin, Landwirtschaft, Wasser- und Lebensmitteltechnik sowie Umweltüberwachung, wo das pH-Verhältnis den Verlauf vieler Prozesse beeinflusst.