Glossar / pH-Wert
pH-Wert
Sauer macht nicht immer lustig – was du über den pH-Wert wissen solltest
Den Begriff pH-Wert hast du sicher schon einmal gehört – sehr wahrscheinlich im Chemieunterricht. Er kann zum Beispiel bei der Auswahl einer geeigneten Seife von Bedeutung sein. Aber wusstest du, dass auch der pH-Wert im Wasser eine wichtige Rolle spielt?
Was ist der pH-Wert?
Der Begriff pH-Wert hat seinen Ursprung im Lateinischen. pH steht dabei für Pondus Hydrogenii, was sich mit Gewicht (pondus) und Wasserstoff (Hydrogenium) übersetzen lässt. Der pH-Wert zeigt dir somit an, wie viele Wasserstoff-Ionen in einer Lösung enthalten sind, also wie sauer oder basisch sie ist. Bestimmen lässt er sich sowohl durch die Anzahl der Wasserstoff-Ionen als auch durch die Oxonium-Ionen.
Was ist die pH-Skala?
Der pH-Wert wird in der Regel durch eine einheitliche Farbskala verdeutlicht. Diese reicht von 0 bis 14, wobei Werte unter 7 rot sind und Werte über 7 blau. Je höher die Wasserstoff-Ionen-Konzentration in der Lösung, desto saurer ist sie und desto geringer der Wert auf der Skala. Je geringer die Anzahl an Wasserstoff-Ionen, desto alkalischer bzw. basischer ist die Lösung und desto höher der Wert auf der Skala. Ein Wert von 7 gilt als neutral. Die Farbe entsteht durch einen pH-Indikator, der sich verfärbt, je nachdem, ob es sich um eine saure, basische oder neutrale Lösung handelt.
Bedeutung der verschiedenen pH-Werte
Wie wir bereits wissen, ist ein pH-Wert von 7 neutral und liegt somit im perfekten Gleichgewicht. Wird der Lösung nun Säure oder Base hinzugefügt, verändert sich der pH-Wert entsprechend. Bei Säure steigt die Konzentration an Oxonium-Ionen, die nicht genügend Hydroxid-Ionen finden. Es entsteht ein Überschuss an Oxonium-Ionen und der pH-Wert sinkt. Bei einer Base steigt hingegen die Konzentration der Hydroxid-Ionen. Diese finden nicht ausreichend Hydroxid-Ionen, es kommt zum Überschuss und der pH-Wert steigt. Die Lösung ist also basisch.
Messung des pH-Werts
Gemessen wird der pH-Wert in erster Linie über klar abgetrennte Indikatorfarbstoffe. Dadurch kann er vor allem in Menschen, der Umwelt und in Alltagssituationen schnell erfasst werden. Grundsätzlich gibt es verschiedene Methoden, mit denen der pH-Wert gemessen werden kann. Dazu gehören Folgende:
- pH-Messstreifen
- pH-Meter
- Feldeffekt Transistoren
Mit dem Messstreifen kann der pH-Wert am einfachsten nachgewiesen werden. Dabei reicht für einen engen Messbereich das Farbspektrum eines einzelnen Indikatorfarbstoffes aus, während für einen größeren Messbereich sogenannte Universalindikatoren – eine Mischung aus mehreren Indikatorsubstanzen – eingesetzt werden. Zu den Substanzen, die hierbei oft genutzt werden, gehören diese:
| Substanz | pH | Farbe |
|---|---|---|
| Thymolblau | 1,2 – 2,8 | Violett nach gelb |
| 8,0 – 9,6 | Gelbgrün nach blau | |
| Bromthymolblau | 5,8 – 7,6 | Gelb nach blau |
| Phenolphthalein | 0 – 8,2 | Farblos |
| 10 – 13 | Rosa nach violett | |
| 13 – 14 | Farblos | |
| Methylrot | Unter 4,4 | Rot |
| 4,4 – 6,2 | Orange | |
| Über 6,2 | Gelb |
Der pH-Meter basiert auf dem Prinzip der Potentiometrie. Hierbei wird eine mit einer Pufferlösung gefüllte Glaskugel in die Lösung getaucht, die gemessen werden soll. Die enthaltenen Wasserstoff-Ionen lagern sich an der besagten Glaskugel an und es baut sich eine Spannung zwischen der Innen- und Außenseite der Kugel auf. Diese Spannung wird schließlich in Bezug auf die Referenzelektrode gemessen, um den pH-Wert zu ermitteln.
Zu guter Letzt gibt es die Feldeffekt-Transistoren. Dabei wird eine bestimmte Gruppe von Transistoren in die Lösung getaucht, woraufhin sich die Wasserstoff-Ionen daran anlagern. Auch hier baut sich ein Potenzial auf, mit dem der pH-Wert gemessen werden kann.
Bedeutung des pH-Werts
Obwohl viele den pH-Wert in erster Linie mit der Chemie in Verbindung bringen, spielt er auch in vielen anderen Bereichen unseres Lebens eine wichtige Rolle. Nicht nur in unserem Körper, in der Umwelt und in Lebensmitteln, sondern auch in Wasser.
pH-Wert im Körper
Bei uns Menschen lässt sich der pH-Wert an verschiedenen Stellen messen. Darunter zunächst im Blut. Hier muss Bei uns Menschen lässt sich der pH-Wert an verschiedenen Stellen messen. Darunter zunächst im Blut. Hier muss der Wert zwischen 7,35 und 7,43 liegen – also eine recht enge Spanne. Weicht er von diesen Werten ab, kann das ein Hinweis auf eine Erkrankung sein. Liegt er darunter, kann das Blut weniger Sauerstoff binden und es liegt eine sogenannte Azidose vor. In einfachen Worten ausgedrückt: Das Blut übersäuert und es kommt zu einem steigenden Blutdruck oder Atemnot. Steigt der pH-Wert des Blutes hingegen über 7,43, dann ist von einer Alkalose zu sprechen.
Die Haut sollte einen leicht sauren pH-Wert von etwa 5,5 haben. So wird sie von verschiedenen Krankheitserregern wie Bakterien geschützt. Das Waschen mit basischer Seife kann auch den pH-Wert deiner Haut kurzzeitig erhöhen. Daher wird empfohlen, eine pH-neutrale Waschlotion zu nutzen, um den Schutzfilm der Haut zu schonen.
Während der Speichel grundsätzlich einen neutralen pH-Wert hat (6,5 – 7,2), wird dieser durch die Nahrungsaufnahme teilweise stark beeinflusst. Der Magen auf der anderen Seite ist mit einem Wert zwischen 1,2 und 3 sehr sauer. Dieser arbeitet nämlich mit vielen Verdauungsenzymen, die einen solch sauren Wert benötigen. Hier findest du eine Übersicht über weitere wichtige pH-Werte im Körper:
| Urin | 4,8 – 7,6 |
| Dickdarm | 5,5 – 6,5 |
| Dünndarm | 6 – 8 |
| Leber | 7,1 |
| Gallenblase | 7,1 |
| Bindegewebe | 7,1 – 7,3 |
| Bauchspeicheldrüse | 8 – 8,4 |
pH-Wert im Wasser
Saurer Regen sorgt dafür, dass der pH-Wert bei Leitungswasser schon seit einigen Jahren sinkt. Damit das Wasser aus diesen Trinkwasserquellen für den menschlichen Organismus optimal ist, muss es vorab durch spezielle Verfahren entsäuert werden. Laut Trinkwasserverordnung muss der pH-Wert von Leitungswasser zwischen 6,5 und 9,5 liegen. Bei einem niedrigeren Wert können sich Metallionen aus der Leitungswand lösen und das Trinkwasser verschmutzen. Mineralwässer liegen in der Regel zwischen 5 und 8 abhängig vom Kohlensäuregehalt.
pH-Wert bei Lebensmitteln
Lebensmittel, die bei Zimmertemperatur an der Luft liegen, werden schon nach kurzer Zeit von Mikroorganismen zersetzt. Um die Haltbarkeit zu verlängern und Lebensmittel wie Gemüse und Fisch zu konservieren, setzt man häufig Essigsäure ein. Das Einlegen senkt den pH-Wert und ermöglicht, dass der Stoffwechsel vieler Mikroorganismen sozusagen pausiert.
pH-Wert in der Chemie
Der pH-Wert spielt bei verschiedenen chemischen Strukturen eine wichtige Rolle. Eine Änderung in der Struktur kann auch eine Veränderung der Farbe des Stoffes zur Folge haben. Der pH-Wert kann zudem als Katalysator genutzt werden, denn er kann die Geschwindigkeit bei vielen Reaktionen beeinflussen. Der Reaktionsablauf in sauren Lösungen kann außerdem ganz anders sein als in basischen Lösungen.
pH-Wert in der Umwelt
Auch in der Umwelt ist der pH-Wert von grundlegender Bedeutung – wortwörtlich. Denn im Boden hat er Einfluss auf die Nahrungsaufnahme von Pflanzen. Stickstoff beispielsweise ist ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen, den sie entweder durch Ammonium-Ionen oder durch Nitrat-Ionen aufnehmen. Im Gleichgewicht sind beide Ionen bei einem neutralen pH-Wert von 7. Doch es gibt Pflanzen, die wegen ihrer Wurzeldurchlässigkeit nur Ammonium-Ionen aufnehmen können. Diese sind daher auf saure Böden angewiesen.
Beispiele für pH-Werte verschiedener Stoffe
Der Tabelle kannst du verschiedene Stoffe und Substanzen sowie deren pH-Wert entnehmen.
| Substanz | pH-Wert |
|---|---|
| Salzsäure 3,6% | 0 |
| Magensäure | 1,5 |
| Zitronensaft | 1,8 – 2,4 |
| Essigsäure | 2,5 |
| Cola | 2 – 4 |
| Orangensaft | 3,5 |
| Wein | 3 – 4 |
| Kaffee, Bier | 5 |
| Mineralwasser | 5 – 8 |
| Milch | 6,5 |
| Reines Wasser | 7 (Neutral) |
| Blut | 7,4 |
| Meerwasser | 7,5 – 8,4 |
| Seife | 8 – 10 |
| Waschmittel | 10 |
| Kaliumcarbonat | 11 |
| Kalk | 12 |
| Bleichmittel | 12,5 |
| Rohrreiniger | 13 |
| Natronlauge | 14 |
FAQs zum pH-Wert
Einen bestimmten pH-Wert, bei dem man von gesund sprechen kann, gibt es nicht. Es kommt vielmehr immer auf die jeweilige Substanz an. Während unsere Haut beispielsweise einen pH-Wert von etwa 5,5 hat, weist Orangensaft einen Wert von nur 3,5 auf.
Der pH-Wert von Mineralwasser liegt in der Regel zwischen 5 und 8. Stille Mineralwässer liegen in der Regel zwischen 7 und 8, Mineralwässer mit Kohlensäure liegen zwischen 5 und 6,5.
Tatsächlich beeinflusst Kohlensäure den pH-Wert von Wasser. Während stilles Mineralwasser in der Regel bei einem Wert von etwa 7 liegt, liegen die Werte bei kohlensäurehaltigem Mineralwasser etwa um 5 und sind somit deutlich geringer. So hat das stille Mineralwasser VILSA naturelle einen pH-Wert von 7,7, während das kohlensäurehaltige VILSA classic einen pH-Wert von 4,8 bis 4,9 aufweist.
