A pH (pondus hidrogenii, latinul potentia hydrogeni, hidrogénion-kitevő) dimenzió nélküli kémiai mennyiség, mely egy adott oldat kémhatását (savasságát vagy lúgosságát) jellemzi. Híg vizes oldatokban a pH egyenlő az oxóniumion-koncentráció tízes alapú logaritmusának ellentettjével.

${\displaystyle \mathrm {pH=-\log _{10}=-\lg\!} }$

vagy egyszerűbben:

${\displaystyle \mathrm {pH} =-\log _{10}\mathrm {} =-\lg \mathrm {} \!}$

(A hidrogénion (H⁺) a víz autoprotolízisével, vagy a savak ionizációjával keletkezik, de vizes közegben mindig hozzákapcsolódik egy vízmolekulához, és oxóniumion (H₃O⁺) jön létre.)

A víz autoprotolízise, pH

A víz autoprotolízise olyan egyensúlyi reakció, melynek során 10⁻⁷ mólnyi vízmolekula ad át protont egy másiknak (1 liter vízben, 25 °C-on):

${\displaystyle \mathrm {H_{2}O+H_{2}O\!\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+OH^{-}\!} }$

Erre az egyensúlyi reakcióra felírható a K_víz egyensúlyi állandó:

K_víz = = 10⁻⁷mol/dm³ · 10⁻⁷mol/dm³ = 10⁻¹⁴(mol/dm³)²

A szögletes zárójellel a megfelelő ionok moláris koncentrációját jelöljük, ennek szokásos mértékegysége: mol/dm³; az SI-mértékegység ezerszerese. 1 dm³ = 1 liter.

Ebből következik:

• tiszta vízben és semleges kémhatású oldatokban:

• = = 10⁻⁷ mol/dm³
• pH = −lg10⁻⁷ = 7

Savak és lúgok híg vizes oldatában az egyensúly eltolódik, de a kétféle ion moláris koncentrációjának szorzata (K_víz) állandó marad:

• savas közegben megnő az oxóniumionok moláris koncentrációja:

- például egy erős savból készült 0,1 mol/dm³ koncentrációjú oldatban (25 °C-on):

= 10⁻¹ mol/dm³

= 10⁻¹³ mol/dm³

pH = −lg = −lg10⁻¹ = 1

• tehát H₃O⁺ > OH⁻, vagyis H₃O⁺ > 10⁻⁷ mol/dm³.
• pH < 7

• lúgos közegben lecsökken az oxóniumionok moláris koncentrációja:

- például egy erős lúgból készült 0,1 mol/dm³ koncentrációjú oldatban (25 °C-on):

H₃O⁺ = 10⁻¹³ mol/dm³

OH⁻ = 10⁻¹ mol/dm³

pH = −lgH₃O⁺ = −lg10⁻¹³ = 13

• tehát H₃O⁺ < OH⁻, vagyis H₃O⁺ < 10⁻⁷ mol/dm³.
• pH > 7

Összefoglalva: A tiszta víz pH-értéke 7, ennél kisebb pH-érték savasságot, nagyobb pH-érték pedig lúgosságot jelez.

Ugyanilyen gondolatmenet szerint ki lehet számítani a pOH-t is. Ennek változása ellentétes a pH változásával.

pH-értékekszerkesztés

pH-mérésszerkesztés

A pH értéket indikátorokkal, vagy digitális pH-mérőkkel lehet meghatározni:

Bővebben: Sav-bázis indikátor

Pontos definíciószerkesztés

A pH-ra a fenti képlet csak híg vizes oldatokban igaz. A pH valójában a hidrogénion-aktivitástól függ, ami töményebb oldatokban nem egyenlő a hidrogénion-koncentrációval. Tömény oldatok esetén a pH-t a hidrogénion-aktivitás segítségével fejezzük ki:

${\displaystyle \mathrm {pH=-\log _{10}(a_{H^{+}})\!} }$

A képletben ${\displaystyle a_{\mathrm {H^{+}} }}$ a hidrogénion-aktivitás. A hidrogénion-aktivitást a koncentrációból az aktivitási együttható (${\displaystyle f\!}$, vagy ${\displaystyle \gamma _{\pm }}$) segítségével kaphatjuk meg. Az aktivitási együttható egy 0 és 1 közé eső viszonyszám, mely számos tényezőtől, köztük a hidrogénion-koncentrációtól függ.

${\displaystyle \mathrm {a} _{\mathrm {H^{+}} }=f\cdot \mathrm {H^{+}} \!}$

${\displaystyle \mathrm {pH} =-\log _{10}(f\cdot \mathrm {H^{+}} )\!}$

Kis hidrogénion-koncentráció mellett az aktivitási együttható magas, értéke jó közelítéssel 1. Így híg oldatban a hidrogénion-koncentráció megegyezik a hidrogénion-aktivitással. A pH tehát közvetlenül számolható a koncentrációból.

${\displaystyle \mathrm {f} =1\!}$

${\displaystyle \mathrm {pH} =-\log _{10}(f\cdot \mathrm {H^{+}} )=-\log _{10}(1\cdot \mathrm {H^{+}} )\!}$

${\displaystyle \mathrm {pH} =-\log _{10}\mathrm {H^{+}} =-\lg \mathrm {H^{+}} \!}$

A pH mértékegységérőlszerkesztés

A fenti képletek az ún. szabványos koncentráció mértékegységét tartalmazzák, amely az SI-egységnek ezredrésze: mol/dm³. Ebben további ellentmondás, hogy a koncentrációnál a nevezőben az egész oldat térfogata áll, míg a molalitásnál csak az oldószer tömege kerül a nevezőbe. A Green Book második kiadása egyenértékűként fogadta el kétféle mértékegységgel is (γ_± az ionos aktivitási együttható az IUPAC dokumentumban; azonos a fent alkalmazott f jelű fizikai mennyiséggel) :

${\displaystyle pH=-\mathrm {l} g\left\gamma _{\pm }\centerdot c(H^{+})/(\mathrm {mol\ dm^{-3}} )\right\pm 0,02}$

${\displaystyle pH=-\mathrm {l} g\left\gamma _{\pm }\centerdot m(H^{+})/(\mathrm {mol\ kg^{-1}} )\right\pm 0,02}$

A törtvonal értelme e képletekben az, hogy a fizikai mennyiség értékét osztjuk a mértékegységével, így annak mérőszámát kapjuk. Aktuálisan ez azt jelentette, hogy a koncentráció és a molalitás mérőszáma azonos, máskülönben nem eredményezhetnének azonos pH-értéket. Ne felejtsük el azt sem, hogy a képletben nem a koncentráció SI-mértékegysége szerepel, hanem annak ezredrésze, aktuálisan: mol/dm³, ami sérti a mértékegységrendszer koherenciáját. A dokumentumok erre a problémára egy másik megoldást is adnak; definiálják a szabványos koncentráció fogalmát a következőképpen: ${\displaystyle c^{\ominus <!--\; \ominus \; -->}=1\mathrm{m}}$Információ forrás: https://hu.wikipedia.org/wiki/PH
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.