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Ist ein negativer pH-Wert möglich?

Der übliche Bereich von pH-Werten reicht von 0 bis 14. Wenn Sie die Molarität von Wasserstoffionen einer Säure erhalten, die größer als eins ist, berechnen Sie jedoch einen negativen pH-Wert für die Säure. Ist es möglich, einen negativen pH-Wert zu haben?

 

Wie ein negativer pH-Wert funktioniert

Es ist definitiv möglich, einen negativen pH-Wert zu berechnen . Auf der anderen Seite können Sie im Labor nicht sehr gut überprüfen , ob eine Säure tatsächlich einen negativen pH-Wert hat oder nicht .

In der Praxis wird berechnet, dass jede Säure, die eine Konzentration von Wasserstoffionen mit einer Molarität von mehr als 1 ergibt, einen negativen pH-Wert aufweist. Beispielsweise wird der pH-Wert von 12 M HCl (Salzsäure) zu -log (12)=-1,08 berechnet. Sie können es jedoch nicht mit einem Instrument oder Test messen. Es gibt kein spezielles Lackmuspapier, das eine Farbe annimmt, wenn der Wert unter Null liegt. pH-Meter sind besser als pH-Papier, aber Sie können nicht einfach eine Glas- pH-Elektrode in die HCl tauchen und einen negativen pH-Wert messen. Dies liegt daran, dass Glas-pH-Elektroden unter einem Defekt leiden, der als „Säurefehler“ bezeichnet wird und dazu führt, dass sie einen höheren pH-Wert als den tatsächlichen pH-Wert messen. Es ist sehr schwierig, eine Korrektur für diesen Defekt vorzunehmen, um den wahren pH- Wert zu erhalten.

Außerdem dissoziieren starke Säuren in hohen Konzentrationen nicht vollständig in Wasser . Im Fall von HCl würde ein Teil des Wasserstoffs an das Chlor gebunden bleiben, so dass in dieser Hinsicht der wahre pH-Wert höher wäre als der pH-Wert, den Sie aus der Säuremolarität berechnen würden.

Um die Situation weiter zu verkomplizieren, ist die Aktivität oder effektive Konzentration von Wasserstoffionen in einer konzentrierten starken Säure höher als die tatsächliche Konzentration. Dies liegt daran, dass pro Säureeinheit so wenig Wasser vorhanden ist. Während der pH-Wert üblicherweise als -log [H + ] (negativ des Logarithmus der Wasserstoffionenmolarität) berechnet wird , wäre es genauer, pH=- log aH + (negativ des Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität) zu schreiben . Dieser Effekt der erhöhten Wasserstoffionenaktivität ist sehr stark und führt dazu, dass der pH-Wert viel niedriger ist, als Sie es von der Säuremolarität erwarten würden.

 

Zusammenfassung des negativen pH-Werts

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie mit einer Glas-pH-Elektrode keinen extrem niedrigen pH-Wert genau messen können und es schwierig ist zu sagen, ob der pH-Wert durch die erhöhte Wasserstoffionenaktivität stärker gesenkt wird als durch unvollständige Dissoziation. Ein negativer pH-Wert ist möglich und einfach zu berechnen, aber nicht leicht zu messen. Spezielle Elektroden werden verwendet, um extrem niedrige pH-Werte zu bestimmen. Neben dem negativen pH-Wert kann der pH-Wert auch einen Wert von 0 haben. Die Berechnung gilt auch für alkalische Lösungen, bei denen der pOH-Wert über den typischen Bereich hinausgehen kann.

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