Ik herinner me dat ik al vrij vroeg op school leerde over zuren en basen (of zuren en basen). Zuren waren scherpe azijnachtige stoffen zoals citroensap, terwijl alkaliën zeepachtige stoffen waren, zoals kalkwater of bijtende soda. We leerden ook over de pH-schaal die de zuurgraad of alkaliteit van een stof meet. De pH-schaal loopt van 1-14, waarbij pH7 volledig neutraal is, d.w.z. water. Alles met een zeer lage pH is zuur, terwijl stoffen met een hoge pH alkalisch zijn.

Pas later ontdekte ik wat de pH-schaal eigenlijk betekende, en toen ik dat ontdekte, was ik helemaal verbaasd. Ik had altijd aangenomen dat het of voor twee woorden stond of naar iemand genoemd was. Ik vroeg me wel eens af waarom het zo geschreven was (kleine p, hoofdletter H), maar nooit genoeg om er serieus naar te vragen.

Om te beginnen is die H geen H. De reden dat hij met een hoofdletter geschreven is, is omdat het het symbool voor waterstof is.

De p is ook geen p, het is een letter die gebruikt wordt als een steno voor een wiskundige bewerking. Om precies te zijn, de bewerking “-log10”. Wat ik had aangenomen dat de letters pH waren, was eigenlijk een wetenschappelijke formule, -log10 van de concentratie waterstof-ionen:

pH = – log10

Met dat in gedachten, de pH-schaal maakte een stuk meer zin als een maat voor de zuurgraad. Zuren hebben een paar verschillende definities, maar in het algemeen zijn zij stoffen die waterstofionen kunnen produceren wanneer zij in een oplossing zijn. pH is een manier om te tonen hoeveel waterstofionen zij vrijgeven zonder alle ionen te moeten tellen. pH heeft ook geen eenheden, wat zeer nuttig is voor mensen zoals ik die eenheden verwarrend vinden.

Om zuur te zijn dan, moet een stof waterstof bevatten, in een vorm die in water kan worden vrijgegeven. Stoffen zoals CH4 (methaan) zijn niet zuur omdat alle vier de hydrogenen zeer strak aan de koolstof zijn gebonden en nergens heen gaan. CH4 heeft een neutrale pH, rond 7. Anderzijds, worden de stoffen zoals zoutzuur, HCl, bijeengehouden door polaire Ionische bindingen en wanneer geplaatst in water zal de waterstof weg breken om waterstofionen te vormen, makend de vloeistof zuur. HCl heeft daarom een zeer lage pH en is een zeer sterk zuur.

Zwakke zuren, met pH 5 of 6 zijn lichtjes complexer. Deze worden gevormd wanneer een verbinding waterstofionen kan afgeven, maar slechts zeer zwak. Voorbeelden hiervan zijn vaak organische verbindingen, die weliswaar veel hydrogenen in hun chemische structuur hebben, maar waarvan er slechts zeer weinig in oplossing kunnen afbreken. Azijnzuur (HC2H3O2) is een zwak zuur, omdat alleen de waterstof aan de voorkant van de vergelijking die kan dissociëren, en het is niet enorm energetisch gunstig voor het om dit te doen.

De pH-schaal, met een lijst van stoffen bij elke pH. Zuren bovenaan, basen onderaan. Afbeelding hieronder.

Ik vind het wel leuk dat “pH” een werkelijke chemische en wiskundige betekenis heeft, in plaats van alleen maar een willekeurige reeks letters te zijn. Hoewel de wiskunde van zuurheid een weinig ingewikkeld kan worden hoe verder in chemie u gaat, is -log10 nog de belangrijkste definitie van zowel zuurheid als alkalinity.

Credit link voor beeld 2