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pH

1924
  • Søren Peder Lauritz Sørensen
  • G. N. Lewis
  • IUPAC
Labor-pH-Messung mit einem digitalen Messgerät in der analytischen Chemie.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Der pH-Wert ist formal definiert als der negative dezimale Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität, [latex]a_{H^+}[/latex]. Die Formel lautet [latex]pH = -\log_{10}(a_{H^+})[/latex]. Die Aktivität ist die effektive Konzentration der Wasserstoffionen unter Berücksichtigung der zwischenmolekularen Kräfte und ist dimensionslos. Bei verdünnten Lösungen ist die Aktivität ungefähr gleich der molaren Konzentration von [latex]H^+[/latex]-Ionen, was die Berechnung vereinfacht.

Die moderne pH-Wert-Definition mittels Wasserstoffionenaktivität ([latex]a_{H^+}[/latex]) ist eine Weiterentwicklung von Sørensens ursprünglichem Vorschlag aus dem Jahr 1909, der die Wasserstoffionenkonzentration verwendete. Die Aktivität ist über den Aktivitätskoeffizienten ([latex]gamma_{H^+}[/latex]) mit der Konzentration ([latex]c[/latex]) verknüpft: [latex]a_{H^+} = gamma_{H^+} cdot c/c^0[/latex], wobei [latex]c^0[/latex] die Standardkonzentration (1 mol/L) ist. In verdünnten Lösungen nähert sich [latex]gamma_{H^+}[/latex] dem Wert 1, und die Aktivität entspricht annähernd der Konzentration. In konzentrierteren Lösungen hingegen reduzieren ionische Wechselwirkungen die effektive Konzentration, wodurch die aktivitätsbasierte Definition genauer wird.

Da die Aktivität eines einzelnen Ions nicht unabhängig gemessen werden kann, hat die IUPAC eine Arbeitsdefinition festgelegt. Diese Definition basiert auf einer primären Standardreferenzzelle und einer Reihe zertifizierter Standardpufferlösungen mit zugeordneten pH-Werten. Bei einer praktischen pH-Messung wird das Potenzial einer Elektrode in der Probenlösung mit ihrem Potenzial in diesen Standardpuffern verglichen und so die Messung effektiv anhand der etablierten Skala kalibriert. Dies gewährleistet die Konsistenz und Vergleichbarkeit der weltweit gemessenen pH-Werte.

UNESCO Nomenclature: 2201
– Analytische Chemie

Typ

Abstraktes System

Störung

Grundlegendes

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Arrhenius-Theorie der Säuren und Basen
  • Massenwirkungsgesetz von Guldberg und Waage
  • Konzept der chemischen Aktivität von GN Lewis
  • Entwicklung logarithmischer Skalen
  • Sørensens pH-Skala basierend auf der Anfangskonzentration

Anwendungen

  • Überwachung der Wasserqualität
  • Bodenuntersuchungen in der Landwirtschaft
  • klinische Diagnostik (Blutgasanalyse)
  • Lebensmittel- und Getränkeproduktion
  • chemische Synthese
  • pharmazeutische Formulierung

Patente:

NA

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Verwandt mit: pH-Wert, Wasserstoffionenaktivität, Logarithmus, Elektrochemie, analytische Chemie, IUPAC, Konzentration, wässrige Lösung, Säuregrad, pOH.

Historischer Kontext

PH

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1925
1926
1927
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1921
1922
1924
1925
1926
1926
1927

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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