Kann man pH-Werte addieren?
Kann man pH-Werte addieren?
Der pH-Wert ist ein Maß für die Säure- oder Basizität einer Lösung. Er wird als negativer Logarithmus der Protonenkonzentration definiert:
pH = -log[H+],
wobei [H+] die Konzentration der Wasserstoffionen in Mol pro Liter ist.
Daher ist es verlockend anzunehmen, dass man die pH-Werte verschiedener Säuren einfach addieren kann, um den pH-Wert der resultierenden Mischung zu erhalten. Dies ist jedoch nicht korrekt.
Protonenkonzentrationen addieren sich, nicht pH-Werte
Wenn wir zwei Säuren mit unterschiedlichen pH-Werten mischen, addieren sich ihre Protonenkonzentrationen. Dies liegt daran, dass Protonen sich frei zwischen den Lösungen bewegen können.
Die Addition der pH-Werte ist jedoch falsch, da der pH-Wert eine logarithmische Skala ist. Dies bedeutet, dass eine Differenz von 1 pH-Einheit einer zehnfachen Differenz in der Protonenkonzentration entspricht.
Beispiel
Betrachten wir beispielsweise die Mischung von 100 ml einer 0,1 M HCl-Lösung (pH 1) mit 100 ml einer 0,01 M HCl-Lösung (pH 2).
Die Protonenkonzentrationen der beiden Lösungen betragen:
[H+]_HCl_0.1M = 0,1 M
[H+]_HCl_0.01M = 0,01 M
Die Protonenkonzentration der resultierenden Mischung beträgt:
[H+]_resultierend = [H+]_HCl_0.1M + [H+]_HCl_0.01M = 0,11 M
Der pH-Wert der resultierenden Mischung beträgt:
pH_resultierend = -log[H+]_resultierend = -log0,11 = 0,96
Wie wir sehen können, ist der pH-Wert der resultierenden Mischung nicht einfach die Summe der pH-Werte der beiden ursprünglichen Lösungen (1 + 2 = 3), sondern ein niedrigerer Wert (0,96).
Schlussfolgerung
Es ist nicht korrekt, pH-Werte direkt zu addieren. Um den pH-Wert einer Mischung aus Säuren zu bestimmen, müssen wir zunächst die Protonenkonzentrationen der einzelnen Säuren berechnen und diese dann kombinieren.
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