Waterkwaliteit en pH worden vaak in dezelfde zin genoemd. De pH is een zeer belangrijke factor, omdat bepaalde chemische processen alleen kunnen plaatsvinden wanneer het water een bepaalde pH heeft. Chloorreacties vinden bijvoorbeeld alleen plaats als de pH een waarde tussen 6,5 en 8 heeft.
De pH is een indicatie voor de zuurgraad van een stof. Ze wordt bepaald door het aantal vrije waterstofionen (H+) in een stof.
Zuurgraad is een van de belangrijkste eigenschappen van water. Water is een oplosmiddel voor bijna alle ionen. De pH dient als een indicator die enkele van de meest in water oplosbare ionen met elkaar vergelijkt.
De uitkomst van een pH-meting wordt bepaald door een afweging tussen het aantal H+ ionen en het aantal hydroxide (OH-) ionen. Wanneer het aantal H+ ionen gelijk is aan het aantal OH- ionen, is het water neutraal. Het heeft dan een pH van ongeveer 7.
De pH van water kan variëren tussen 0 en 14. Wanneer de pH van een stof hoger is dan 7, is het een basische stof. Wanneer de pH van een stof lager is dan 7, is het een zure stof. Hoe verder de pH boven of onder 7 ligt, hoe basischer of zuurder een oplossing is.
De pH is een logaritmische factor; wanneer een oplossing tien keer zuurder wordt, zal de pH met één eenheid dalen. Wanneer een oplossing honderd keer zuurder wordt, daalt de pH met twee eenheden.
De gangbare term voor pH is alkaliteit.
| Het woord pH is een afkorting van “pondus Hydrogenium”. Dit betekent letterlijk het gewicht van waterstof. De pH is een aanduiding voor het aantal waterstofionen. Het is ontstaan toen we ontdekten dat water bestaat uit waterstofionen (H+) en hydroxide-ionen (OH-). De pH heeft geen eenheid; het wordt slechts uitgedrukt als een getal. Wanneer een oplossing neutraal is, is het aantal waterstofionen gelijk aan het aantal hydroxide-ionen. Wanneer het aantal hydroxide-ionen hoger is, is de oplossing basisch. Wanneer het aantal waterstofionen hoger is, is de oplossing zuur. |
|
Wist je dat de pH van Coca-Cola ongeveer 2 is? En wist je dat het zinloos is om de pH van RO-water of demiwater te meten? Zowel demiwater als RO-water bevatten geen buffer ionen. Dit betekent dat de pH zo laag kan zijn als 4, maar ook zo hoog als 12. Beide soorten water zijn in hun natuurlijke vorm niet goed bruikbaar. Ze worden altijd gemengd voor toepassing! |
Methoden om de pH te bepalen
Er zijn verschillende methoden om de pH te meten. Een daarvan is het gebruik van een stukje pH-indicatorpapier. Wanneer het papier in een oplossing wordt geduwd, zal het van kleur veranderen. Elke verschillende kleur geeft een andere pH-waarde aan. Deze methode is niet erg nauwkeurig en is niet geschikt om meer exacte pH-waarden te bepalen. Daarom zijn er nu teststaafjes beschikbaar, die kleinere pH-waarden kunnen bepalen, zoals 3,5 of 8,5.
De meest nauwkeurige methode om de pH te bepalen is het meten van een kleurverandering in een chemisch laboratoriumexperiment. Met deze methode kan men pH-waarden bepalen, zoals 5,07 en 2,03.
Al deze methoden zijn niet geschikt om een pH-ontwikkeling in de tijd te bepalen.
De pH-elektrode
Een pH-elektrode is een buisje dat klein genoeg is om het in monsterpotjes te stoppen. Hij is door middel van een kabel verbonden met een pH-meter. In de elektrode bevindt zich een speciaal soort vloeistof; meestal is dit “3M Kalium Chlorine”. Sommige elektroden bevatten een gel die dezelfde eigenschappen heeft als de 3M-vloeistof. In de vloeistof bevinden zich zilver- en platina draden. Het systeem is vrij kwetsbaar, omdat het een klein membraan bevat. De H+ en OH- ionen zullen door dit membraan de elektrode binnendringen. De ionen zullen een licht positieve lading en een licht negatieve lading in elk uiteinde van de elektrode creëren. De potentiaal van de ladingen bepaalt het aantal H+ en OH- ionen en wanneer dit bepaald is zal de pH digitaal verschijnen op de pH-meter. De potentiaal is mede afhankelijk van de temperatuur van de oplossing. Daarom wordt ook de temperatuur op de pH-meter weergegeven.
Zuren en basen
Wanneer zuren in het water komen, zullen de ionen zich scheiden. Bijvoorbeeld waterstofchloride scheidt zich in waterstof- en chloorionen (HCL à H+ + CL-).
Basen scheiden zich ook van hun ionen als ze in het water komen. Als natriumhydroxide in het water komt, splitst het zich in natrium- en hydroxide-ionen (NaOH à Na+ + OH-).
Als een zure stof in het water terechtkomt, geeft het een waterstofion af aan het water. Het water wordt dan zuur. Het aantal waterstofionen dat het water krijgt, bepaalt de pH. Wanneer een basische stof in het water terechtkomt, zal deze waterstofionen opnemen. Hierdoor zal de pH van het water stijgen.
Wanneer een stof sterk zuur is, zal het meer H+ ionen aan het water afstaan. Sterke basen zullen meer OH- afgeven.
Hier hebben we een lijst van producten en hun pH opgesomd:
| pH | product |
| 14 | natriumhydroxide |
| 13 | lye |
| 12.4 | lyme |
| 11 | ammoniak |
| 10.5 | mangaan |
| 8.3 | bakpoeder |
| 7.4 | menselijk bloed |
| 7.0 | puur water |
| 6.6 | melk |
| 4.5 | tomaten |
| 4.0 | win |
| 3.0 | appels |
| 2.0 | citroensap |
| 0 | waterstofchloride |