Die pH-Wert-Skala

Einen schönen guten Tag liebe Freunde und Freundinnen der Chemie. Es freut mich, dass Ihr mich weiter begleitet bei meiner Reise durch die Säuren. Verzählt habe ich mich dazu nicht, wir haben heute bereits Teil 10, doch bevor ich dazu komme, möchte ich kurz den Teil 9 rekapitulieren. Wir haben darüber gesprochen, dass in Cola, Essig, Mineralwasser und Wasser, Wasserstoffionen enthalten sind. Diese Wasserstoffionen kann man von ihrer Konzentration, ihrer Menge her messen. Und das tut man günstigsten Falls in mol pro Liter. Und nun habe ich Euch gesagt, dass man repräsentativ für verschiedene Lösungen aber im Durchschnitt so ungefähr 10^-4, 10^-5, 10^-6 und 10^-7 mol/l für entsprechend Cola, Essig, Mineralwasser und Wasser experimentell feststellen kann. Und da es sehr unbequem ist mit solchen Größen zu arbeiten, rief das den Helden unseres letzten Themas, des pH-Wertes auf den Plan. Den dänischen Wissenschaftler Sören Sörensen, der 1909 eben den Begriff des pH-Wertes kreierte. Und zwar sagte er Folgendes, wenn wir schon solche unbequemen Werte hier haben, nun ja, wer zwingt uns denn damit zu arbeiten? Wir können ja ganz einfach, da die Basen gleich sind, jeweils 10 in diesen Potenzen, Exponenten verwenden. Und die Exponenten haben jeweils ein negatives Vorzeichen. Und da jeweils die 10 vorhanden sind und die negativen Vorzeichen gleich sind, können wir doch sagen, das setzen wir als selbstverständlich an. Und dann bleibt letztendlich nur noch übrig, 4,5,6,7. Das bedeutet dann, dass er definiert hat, für 10^-4 einen Wert von 4 , für 10^-5 einen Wert von 5, für 10^-6 einen Wert von 6 und für 10^-7 einen Wert von 7. Also ganz einfach. Diesen Wert hat er bezeichnet als pH-Wert. Und pH-Wert mathematisch zu formulieren, denn es bedarf ja sicher einer gewissen Exaktheit, lassen wir uns dazu herab und schreiben auf: pH =-lgCH+. CH+, die Konzentration der Wasserstoffionen in mol/l, wird sehr gerne häufig weggelassen. Und der pH-Wert ist nun, wie ich sehe, an dieser Stelle etwas schwer zu sehen, deshalb rücke ich hier nach drüben, jetzt wird es besser. Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionen Konzentration. Dekadischer Logarithmus heißt immer zur Basis 10. Logarithmus können wir an dieser Stelle nicht besprechen, aber die Definition ist eindeutig. Ich hoffe Ihr habt das verstanden. Wir müssen uns heute unterhalten, weil das tut dringend not, im Sinne der Chemie, der chemischen Klassifizierung von Verbindungen, wie weit die pH-Skala eigentlich geht. Wir haben also von 4 bis 7 hier. Viele wissen aus der Schule, dass das zu eng gefasst ist, aber wir kommen sofort darauf zurück. Und das tun wir nach einer ganz kleinen Pause. Bis dann, cia!. Hallo, da bin ich wieder. Ich habe ein bisschen vorgearbeitet und schaut Euch einmal an, ich habe hier die CH+ Werte, das heißt  also die Konzentration der Wasserstoffionen dargestellt durch diesen immer dünner werdenden Balken. Das heißt, hier ist die Konzentration am größten und hier hinten wird es immer kleiner. Umgekehrt ist es mit dem PH-Wert, das ist hier der Kleinste und ich trau mich grad mal das hier hinzuschreiben, wir beginnen also mit dem pH-Wert 0, den es tatsächlich irgendwo gibt. Ja, wo gibt es den? Na ja, eigentlich in der Natur wohl kaum, eher vielleicht in einer Chemikalienflasche. Ich nehm mal 0 an, das könnte sein, eine Salzsäure in einer Flasche und Ihr könntet mir jetzt mal sagen, welche Konzentration dem entsprechen würde. Ja, sagt einmal! Na ich hör noch nix, ach ja ich hör es schon. Also 10⁰. Also 1 mol/l, das wär also ein mol/l. Würde ich also hier oben haben, 1 mol/l. CH+. Jetzt Salzsäure in der Flasche, pH-Wert 0, durchaus möglich. Wie sieht es aus bei uns im Magen, wir haben ja auch Magensalzsäure. Ja und die ist ganz schön sauer. Die ist saurer als die ganzen Säuren, mit denen wir sonst als so zu tun haben, die ich Euch vorgestellt hab, im Video vorher. Magensalzsäure kann durchaus einen pH-Wert von 1 erreichen. Dann haben wir nur noch eine Konzentration der Wasserstoffionen von 0,1 mol/l oder 10^-1 mol/l. Ich schreib jetzt hier doch noch mal 0,1 auf, wir wollen uns an beides gewöhnen. Das haben wir. Hier haben wir 2, 3, natürlich kann man die Salzsäure verdünnen und erhält dann entsprechend Lösungen von geringerer Konzentration und der pH-Wert steigt. Ihr merkt schon, die Konzentration an Wasserstoffionen fällt und der pH-Wert steigt. Also genau umgekehrt, als man es eigentlich erwarten würde. Das ist also eine ganz wichtige Sache. Bei 4, 5, 6, 7 haben wir bereits darüber gesprochen, 4 habe ich etwa gesagt liegt ungefähr die Cola, bei 5 haben wir es zu tun mit dem Essig. Entsprechend geht es weiter bei 6 sag ich einfach nur Wasser, umgangssprachlich Mineralwasser. 6 ist eigentlich ein guter Richtwert, Wasser, und 7 ist was ganz ganz wichtiges, das wäre nämlich auch Wasser. Und zwar ist das Wasser das wir bei 7 haben rein destilliertes Wasser. Wasser rein. Also destilliertes Wasser. Beim destillierten Wasser haben wir einen ganz wichtigen Anhaltspunkt unserer pH-Skala, denn über die reden wir ja jetzt gerade. Wir sagen an dieser Stelle ist das Wasser neutral. In der Schule wird immer ein Brimborium darum gemacht, neutral, ja was heißt eigentlich neutral. Das ist eine ganz bestimmte Menge an Wasserstoffionen dort enthalten. Wir wollen das Mal eintragen. Das sind, es ist im Prinzip auch wieder eine Wiederholung, 10^-7. Und eben an dieser Stelle ist das Wasser neutral. Könnt Ihr Euch auch noch erinnern, wie es weiter ging mit Mineralwasser, ich hab es ja im Prinzip weggewischt. Na ja, ein bisschen üben, 10, 7 pH 7 macht eine Konzentration der Wasserstoffionen von 10^-7. Und wenn der pH-Wert 6 beträgt, beträgt folglich die Konzentration der Wasserstoffionen 10^-6. Und entsprechend ist das dann auch beim Essig, pH-Wert 5, Konzentration der Wasserstoffionen in mol/l, 10^-5, ganz genau. Hier ergibt es natürlich schon Sinn, nicht mehr die Kommas zu schreiben, sonst schreibt man sich einen Wolf. Cola, pH-Wert 4, 10^-4. Und so gehts nun munter weiter. Bei 8 wird es natürlich immer weniger und bei 9 wird es auch immer weniger. Was hat denn so einen pH-Wert von 9? Das habe ich auch schon ein Video gemacht, ich hoffe es wird auch verfolgt. Das wäre in etwa Seife. Und zwar Kernseife, nicht die flüssige Seife, sondern richtig die schöne klassische Kernseife, mit der man sich die Hände waschen kann. PH-Wert 9, Konzentration der Wasserstoffionen, ich höre Euch rufen alle, 10^-9. Richtig. Ich merke schon, Ihr denkt gut mit. So nun geht die ganze Geschichte immer weiter und immer weiter. Dann hat man so 10, 11, 12 und dann hört es auch bald auf, weil es ist, ganz wenig und dann geht es nicht mehr, und ich würde sagen bei 14 können wir so ungefähr abschließen. Das ist so ungefähr hier vorne bei 0, viel weiter geht es dann nicht mehr aus bestimmten Gründen. 10^-14 das wird ein ph-Wert von 14 entsprechen, soviel Wasserstoffionen sind dann enthalten. Mal kucken, ob das noch zu sehen ist, nein ist es nicht. Dann gehe ich weiter nach drüben. 10^-14, hier haben wir ganz wenig Wasserstoffionen, hier ganz viel und dann wird es immer und immer weniger. Ihr merkt schon, immer wenn ich hopse, zum Beispiel von 4 nach 5, dann nimmt die Konzentration immer um den Faktor 10 ab. Von 5 nach 6 nimmt die Konzentration um den Faktor 10 ab. Ich verdünne immer 10 Mal. In der anderen Richtung ganz genauso. Wenn ich laufe von, nehmen wir mal an von 2 nach 1, dann nimmt die Konzentration um den Faktor 10 zu. Das sind solche Sachen, an die muss man sich erst mal gewöhnen, das ist ja ungewöhnlich. Ja aber eine Sache, die ist ganz wichtig. Das habt Ihr auf alle Fälle in der Schule. Auch wenn Euch das dort nicht so ausführlich dargestellt wird. Man sagt bei pH 7 ist diese Lösung neutral. Na ja was ist sie dann, wenn sie nicht neutral ist, in diesem gesamten Bereich ist sie sauer, unterhalb von 7 spricht man dann von Säuren, da ist die ganze Sache dann sauer. Und was ist sie dann im Bereich oberhalb von 7? Da kommt was anderes dann zutage, da werden wir auch noch drüber sprechen. Dann spricht man davon, dass es sich um basische oder alkalische Lösungen handelt. Ist also hier dann basisch oder alkalisch. Basisch oder alkalisch. Und das ist ja schon eine Sache, da wundert man sich ein bisschen drüber, denn in der Schule wird ja immer gesagt, entweder das oder das. Aber basisch, auch Basen, nehmen wir etwas ganz typisches als Base, höre ich rufen? NAOH, natürlich Natriumhydroxid, keine Hemmungen. Natriumhydroxid, jetzt werdet Ihr sagen, wie kommt das, natürlich hat Natriumhydroxid keine Wasserstoffionen. Aber in wässriger Lösung, im Wasser, sind ein paar Wasserstoffionen drin. Da haben wir schon drüber gesprochen. Und daher bilden die sich. Aber das werden wir noch vertiefen. Und hier drüben, da ganz typisch, im sauren Bereich, was hätten wir da?  Na ja Salzsäure. Formel von Salzsäure, ich hör Euch alle rufen! HCL, Ihr seid heute alle gut, ich komme gar nicht hinterher zum Schreiben, wunderbar. Das wollte ich sagen, was diese pH-Skala betrifft. Sie geht gewöhnlich von 0 bis 14. Ich kannte mal eine promovierte Chemikerin, die war Lehrerin und ging auf die Barrikaden, wenn man sagte von 1 bis 14. Halte ich nicht für so dramatisch, aber besser ist schon von 0 bis 14 so ungefähr. Es geht noch ein bisschen vielleicht drüber hinaus und hier vielleicht ein bisschen, aber im Wesentlichen hört es hier auf. Das könnt Ihr Euch merken. Die pH-Skala geht von 0 bis 14. Wenn der pH-Wert klein ist, 0, 1, jetzt schreibe ich auch mal dahinter was ich eigentlich gemacht habe, es ist nämlich der pH-Wert jeweils. Wenn der pH-Wert klein ist, dann habt Ihr viele Wasserstoffionen. Und wenn der pH-Wert groß ist, dann habt Ihr wenig Wasserstoffionen. Und das könnt Ihr Euch merken. Das ist wichtig. Und genau bei 7, da nennt man die Lösung neutral. Scheint ein bisschen widersinnig, aber wir kommen noch darauf, warum das so ist. So, schön, dass Ihr so schön mitgearbeitet habt, das freut mich. Ich bin stolz auf Euch. Mir hat es Spaß gemacht, wir sehen uns bald wieder. Tschüss!