Ich erinnere mich, dass ich in der Schule schon ziemlich früh etwas über Säuren und Basen (oder Säuren und Laugen) gelernt habe. Säuren waren scharfe, essigartige Substanzen wie Zitronensaft, während Laugen seifige Substanzen waren, wie Kalkwasser oder Natronlauge. Wir lernten auch die pH-Skala kennen, mit der der Säure- oder Basengehalt einer Substanz gemessen wird. Die pH-Skala reicht von 1-14, wobei pH7 völlig neutral ist, d. h. Wasser. Alles, was einen sehr niedrigen pH-Wert hat, ist sauer, während Stoffe mit einem hohen pH-Wert alkalisch sind.

Erst später habe ich herausgefunden, was die pH-Skala eigentlich bedeutet, und als ich es herausfand, hat es mich völlig umgehauen. Ich hatte immer angenommen, dass sie entweder für zwei Wörter steht oder nach jemandem benannt ist. Ich habe mich zwar manchmal gefragt, warum es so geschrieben wird (kleines p, großes H), aber nie genug, um ernsthaft danach zu fragen.

Zunächst einmal ist das H kein H. Der Grund, warum es groß geschrieben wird, ist, dass es das Symbol für Wasserstoff ist.

Das p ist auch kein p, sondern ein Buchstabe, der als Abkürzung für eine mathematische Operation verwendet wird. Genauer gesagt, für die Operation „-log10“. Was ich für die Buchstaben pH gehalten hatte, war in Wirklichkeit eine wissenschaftliche Formel, -log10 der Wasserstoffionenkonzentration:

pH = – log10

Damit machte die pH-Skala als Maß für den Säuregehalt viel mehr Sinn. Für Säuren gibt es verschiedene Definitionen, aber im Allgemeinen handelt es sich um Stoffe, die in einer Lösung Wasserstoffionen erzeugen können. Der pH-Wert gibt an, wie viele Wasserstoffionen sie freisetzen, ohne dass man alle Ionen zählen muss. Der pH-Wert hat auch keine Einheiten, was für Leute wie mich, die Einheiten verwirrend finden, sehr nützlich ist.

Um sauer zu sein, muss ein Stoff also Wasserstoff in einer Form enthalten, die in Wasser freigesetzt werden kann. Stoffe wie CH4 (Methan) sind nicht sauer, da alle vier Wasserstoffatome sehr fest an den Kohlenstoff gebunden sind und nirgendwo hingehen. CH4 hat einen neutralen pH-Wert, etwa 7. Andererseits werden Stoffe wie Salzsäure (HCl) durch polare Ionenbindungen zusammengehalten, und wenn sie in Wasser gegeben werden, löst sich der Wasserstoff und bildet Wasserstoffionen, wodurch die Flüssigkeit sauer wird. HCl hat daher einen sehr niedrigen pH-Wert und ist eine sehr starke Säure.

Schwache Säuren mit einem pH-Wert von 5 oder 6 sind etwas komplexer. Sie entstehen, wenn eine Verbindung Wasserstoffionen freisetzen kann, aber nur sehr schwach. Beispiele sind oft organische Verbindungen, die zwar viele Wasserstoffatome in ihrer chemischen Struktur haben, von denen aber nur sehr wenige in Lösung gehen können. Essigsäure (HC2H3O2) ist eine schwache Säure, da nur der Wasserstoff an der Spitze der Gleichung dissoziieren kann und es energetisch nicht sehr günstig ist, dies zu tun.

Die pH-Skala, mit einer Liste von Substanzen bei jedem pH. Säuren ganz oben, Basen ganz unten. Bildnachweis unten.

Ich finde es gut, dass „pH“ eine tatsächliche chemische und mathematische Bedeutung hat und nicht nur eine zufällige Reihe von Buchstaben ist. Obwohl die Mathematik des Säuregehalts etwas komplexer werden kann, je weiter man in die Chemie vordringt, ist -log10 immer noch die Hauptdefinition von Säuregehalt und Alkalinität.

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