Wie hoch sind die Konzentrationen von OH und H?

Das Gleichgewicht von Säure und Base: Die Konzentrationen von H⁺ und OH⁻ in Wasser

Wasser ist eine einzigartige Substanz, die sowohl saure als auch basische Eigenschaften aufweisen kann. Dies liegt daran, dass Wassermoleküle in geringem Umfang in Wasserstoff- (H⁺) und Hydroxid-Ionen (OH⁻) dissoziieren. Diese Dissoziation ist ein Gleichgewichtsprozess, der durch die folgende Gleichung beschrieben wird:

2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻

Dabei steht H₃O⁺ für das Hydronium-Ion, das durch die Aufnahme eines Protons (H⁺) durch ein Wassermolekül entsteht.

Die Konzentration sowohl von H⁺ als auch von OH⁻-Ionen im reinen Wasser ist bei Raumtemperatur 1,0 × 10⁻⁷ mol/L. Dieser Wert ergibt sich aus dem Ionenprodukt des Wassers (Kw), welches bei Raumtemperatur 1,0 × 10⁻¹⁴ beträgt:

Kw = [H⁺] × [OH⁻] = 1,0 × 10⁻¹⁴

Die Konzentration von H⁺ und OH⁻ ist im reinen Wasser gleich. Daher spricht man von einem neutralen pH-Wert, der 7,00 beträgt. Der pH-Wert ist eine logarithmische Skala, die die Konzentration von H⁺-Ionen angibt. Eine Änderung des pH-Werts um eine Einheit entspricht einer zehnfachen Änderung der Konzentration von H⁺-Ionen.

pH = -log[H⁺]

Analog dazu kann der pOH-Wert definiert werden, der die Konzentration von OH⁻-Ionen beschreibt:

pOH = -log[OH⁻]

Der pOH-Wert des reinen Wassers beträgt ebenfalls 7,00. Die Summe von pH und pOH ist immer 14:

pH + pOH = 14

Die Konzentration von H⁺ und OH⁻ kann sich ändern, wenn Säuren oder Basen zum Wasser hinzugefügt werden. Säuren setzen H⁺-Ionen frei, wodurch der pH-Wert sinkt und die Lösung saurer wird. Basen hingegen nehmen H⁺-Ionen auf oder setzen OH⁻-Ionen frei, was den pH-Wert erhöht und die Lösung basischer macht.

Zusammenfassend lässt sich sagen:

• Die Konzentration von H⁺ und OH⁻-Ionen im reinen Wasser bei Raumtemperatur beträgt 1,0 × 10⁻⁷ mol/L.
• Der pH-Wert des reinen Wassers beträgt 7,00, was einem neutralen Zustand entspricht.
• Die Konzentration von H⁺ und OH⁻ kann durch das Hinzufügen von Säuren oder Basen beeinflusst werden, was zu einer Änderung des pH-Wertes führt.

Die Kenntnis des Gleichgewichts zwischen H⁺ und OH⁻ in Wasser ist fundamental für das Verständnis von Säure-Base-Reaktionen und vielen weiteren chemischen Prozessen.