Door Kevin Beck Bijgewerkt op 30 augustus 2022

fotokostic/iStock/GettyImages

Zelfs de meest wetenschappelijke mensen onder ons komen de term ‘pH’ in het dagelijks leven tegen – van shampoo-advertenties tot uw thuisaquarium. De pH-schaal is een hulpmiddel voor scheikundigen om te kwantificeren hoe zuur of alkalisch een oplossing is, en is onmisbaar op gebieden variërend van medische diagnostiek tot milieumonitoring.

Wat is de pH-schaal?

De afkorting pH staat voor ‘potentieel van waterstofionen’. Deense biochemicus Søren Sørensen bedacht de term in 1909 en definieerde deze als de negatieve logaritme met grondtal 10 van de waterstofionenconcentratie, [H⁺] . Wiskundig:

pH = -\log₁₀[H⁺]

Deze logaritmische relatie betekent dat elke eenheidsverandering op de schaal overeenkomt met een tienvoudige verandering in [H⁺]. Een oplossing met een pH van 5,0 bevat tien maal zoveel waterstofionen als een oplossing met een pH van 6,0.

Wat zijn moedervlekken en molariteit?

In de scheikunde bepaalt het aantal deeltjes – en niet hun massa – de reactiviteit. Eén mol is gelijk aan het aantal entiteiten van Avogadro (6,02×10²³). De molaire massa van een element, vermeld in de ‘doos’ van het periodiek systeem, geeft aan hoeveel gram één mol weegt.

Natriumchloride (NaCl) heeft bijvoorbeeld een molaire massa van 58,5 g/mol. Het oplossen van 5,85 g NaCl in 1 liter water levert een oplossing van 0,10 M op:

5.85 g ÷ 58.5 g/mol = 0.10 mol

Een dergelijke concentratie komt overeen met 0,10 molL⁻¹ opgeloste ionen.

Hoe werkt de logaritmische schaal?

Een logaritme comprimeert brede numerieke bereiken tot beheersbare waarden. In de pH-context verschuift elke tien jaar (factor tien) waterstofionenconcentratie de pH met één gehele eenheid. Deze schaal is de reden waarom een “neutrale” pH van 7 aangeeft dat [H⁺] gelijk is aan [OH⁻] in zuiver water.

• Zuursterkte (het inherente vermogen van de chemische stof om protonen te doneren) en zuurconcentratie (hoeveel is aanwezig) bepalen samen de pH van een oplossing.

PH meten in de praktijk

Laboratorium-pH-meters gebruiken een glaselektrode die reageert op het potentiaalverschil tussen de testoplossing en een 1M waterstofionenreferentie. Via kalibratiecurven wordt de spanning van de elektrode omgezet in een pH-waarde.

Waarom pH belangrijk is

Typische pH-waarden illustreren het belang ervan:

• Maagzuur:~1,5
• Limoensap:~2,0
• Wijn:~3,5
• Zuiver water:7,0
• Menselijk bloed:~7,4
• Blekmiddel:~9,0
• Huishoudelijke ammoniak:~12,0

Bloed bevat bicarbonaat (HCO₃⁻), een natuurlijke buffer die overtollige H⁺-ionen neutraliseert en de pH rond de 7,4 houdt. Antacida, die protonen accepteren, verminderen de maagzuurgraad door watermoleculen te vormen uit hydroxylgroepen.

Monster pH-berekeningen

Voorbeeld 1: Wat is de pH van een oplossing met [H⁺] =4,9×10⁻⁷M?

pH=−log₁₀(4,9×10⁻⁷)=6,31

Voorbeeld 2: Wat is [H⁺] in een oplossing met pH=8,45?

8,45=−log₁₀[H⁺]⇒[H⁺]=10⁻⁸.⁴⁵=3,5×10⁻⁹M

Interactieve pH-calculator

Gebruik de online pH-calculator om te onderzoeken hoe de zuuridentiteit en -concentratie de pH beïnvloeden. Experimenteer met verschillende zuren in het vervolgkeuzemenu en kijk hoe een zwakker zuur met een hogere molariteit een lagere pH kan opleveren dan een verdund sterk zuur.