Forståelse af pH:Skalaen for surhed og alkalinitet i kemi

Af Robert Boumis – Opdateret 30. august 2022

pH-skalaen kvantificerer, hvor surt eller basisk et stof er, et hjørnestensbegreb inden for kemi, biologi, geologi og mange anvendte videnskaber. Beherskelse af pH gør det muligt for forskere at kommunikere kritiske egenskaber ved materialer med præcision.

Hvad er pH?

pH, altid skrevet med små bogstaver, måler koncentrationen af hydrogenioner (H⁺) i en opløsning. Skalaen går fra 0 til 14, hvor 7 repræsenterer neutralt rent vand. Værdier under 7 angiver stigende surhedsgrad, mens værdier over 7 indikerer stigende alkalinitet. Ekstremt sure eller basiske opløsninger kan være ætsende.

Skalaen er logaritmisk, hvilket betyder, at hver enhedsændring svarer til en ti gange forskel i hydrogenionkoncentration. For eksempel indeholder en opløsning med en pH-værdi på 4 ti gange mere H⁺ end en opløsning med en pH-værdi på 5.

Beregning af pH

Matematisk er pH defineret som den negative base-10 logaritme af hydrogenionkoncentrationen (udtrykt i mol pr. liter eller molaritet):

pH =–log10[H+]

Denne konvertering forenkler repræsentationen af hydrogenionniveauer, hvilket gør det nemmere at sammenligne løsninger.

Praktisk eksempel

Antag, at du har 1L af en opløsning, der indeholder 0,02 g brint. Da et mol hydrogen er ca. 1 g, er molariteten 0,02 molL⁻1 (eller 2×10⁻²M). At tage den negative log giver:

pH =–log₁₀(2×10⁻²) ≈ 1,7 (afrundet til 2 for nemheds skyld). Således er opløsningen stærkt sur.

Bestemmelse af pH ud fra pOH

pOH, den negative log for hydroxidionkoncentration, giver en indirekte vej til pH:

pOH =-log10[OH-]

Fordi [H⁺][OH⁻] =1×10⁻¹⁴ ved 25°C, er pH og pOH relateret af:

pH + pOH =14  → pH =14 – pOH

For eksempel giver en pOH på 12 en pH på 2. Den omvendte beregning bruger 14 – pH =pOH.