Welchen pH-Wert hat H -?

Der pH-Wert von H⁻: Ein Widerspruch in sich?

Die Frage nach dem pH-Wert von H⁻ ist insofern interessant, als sie einen scheinbaren Widerspruch aufwirft. Der pH-Wert beschreibt den negativen dekadischen Logarithmus der Wasserstoffionen-Aktivität (a_H+) in einer wässrigen Lösung: pH = -log₁₀(a_H+). Die Formel impliziert die Anwesenheit von positiv geladenen Wasserstoffionen (Protonen, H⁺). H⁻, das Hydridion, stellt hingegen ein negativ geladenes Wasserstoffion dar. Ein direkter pH-Wert-Angabe für eine Lösung, die signifikante Mengen an H⁻ enthält, ist daher nicht sinnvoll im herkömmlichen Sinne.

Der Grund liegt in der fundamental unterschiedlichen Chemie. H⁺ existiert in wässrigen Lösungen in der Regel nicht als freies Proton, sondern ist stets an Wassermoleküle gebunden, z.B. als Oxoniumion (H₃O⁺). H⁻ hingegen ist ein starkes Reduktionsmittel und reagiert äußerst heftig mit Wasser. Die Reaktion mit Wasser verläuft nach folgender Gleichung:

H⁻ + H₂O → H₂ + OH⁻

Diese Reaktion führt zu einer starken Alkalisierung der Lösung, da Hydroxidionen (OH⁻) gebildet werden. Der pH-Wert einer solchen Lösung wäre daher stark alkalisch, also deutlich über 7. Jedoch ist der pH-Wert nicht direkt aus der Konzentration von H⁻ ableitbar, da H⁻ selbst nicht zur Definition des pH-Wertes beiträgt. Die pH-Wert-Bestimmung würde die resultierende Konzentration an OH⁻-Ionen und somit den pOH-Wert berücksichtigen. Aus dem pOH-Wert lässt sich dann der pH-Wert berechnen, indem man die Beziehung pH + pOH = 14 (bei 25°C) verwendet.

Es ist wichtig zu betonen, dass Lösungen mit einer signifikanten Konzentration an H⁻ extrem selten und unter sehr speziellen Bedingungen (z.B. in einigen metallorganischen Verbindungen oder in stark reduzierenden Umgebungen) zu finden sind. Sie sind aufgrund ihrer hohen Reaktivität nicht stabil in wässrigen Lösungen. Eine quantitative Aussage zum pH-Wert einer solchen hypothetischen Lösung erfordert daher eine detaillierte Kenntnis der Reaktionskinetik und der Gleichgewichtskonstanten der beteiligten Reaktionen. Ein simpler pH-Wert kann somit nicht angegeben werden. Die Reaktion mit Wasser dominiert und bestimmt den resultierenden pH-Wert, der stark alkalisch sein wird.