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.