Is negatieve pH mogelijk?

Het gebruikelijke bereik van pH-waarden loopt van 0 tot 14. Als u de molariteit van waterstofionen van een zuur dat groter is dan één wordt gegeven, berekent u echter een negatieve pH-waarde voor het zuur. Is het mogelijk om een ​​negatieve pH-waarde te hebben?

Hoe negatieve pH werkt

Het is zeker mogelijk om berekenen een negatieve pH-waarde. Maar aan de andere kant, al dan niet een zuur eigenlijk heeft een negatieve pH-waarde is niet iets dat je heel goed kunt verifiëren in het lab.

In de praktijk wordt berekend dat elk zuur dat een concentratie waterstofionen met een molariteit groter dan 1 oplevert, een negatieve pH heeft. De pH van 12 M HC1 (zoutzuur) wordt bijvoorbeeld berekend als -log (12) = -1,08. Maar je kunt het niet meten met een instrument of test. Er is geen speciaal lakmoespapier dat van kleur verandert wanneer de waarde onder nul ligt. pH-meters zijn beter dan pH-papier, maar je kunt een glazen pH-elektrode niet zomaar in de HCl dopen en een negatieve pH meten. Dit komt omdat glazen pH-elektroden lijden aan een defect dat 'zuurfout' wordt genoemd, waardoor ze een hogere pH meten dan de werkelijke pH. Het is heel moeilijk om voor dit defect een correctie toe te passen om de echte pH-waarde te verkrijgen.

Ook dissociëren sterke zuren niet volledig in water bij hoge concentraties. In het geval van HCl zou een deel van de waterstof gebonden blijven aan het chloor, dus in dit opzicht zou de werkelijke pH hoger zijn dan de pH die u zou berekenen op basis van zure molariteit.

Om de situatie verder te compliceren, is de activiteit of effectieve concentratie van waterstofionen in een geconcentreerd sterk zuur hoger dan de werkelijke concentratie. Dit komt omdat er zo weinig water per zure eenheid is. Terwijl de pH gewoonlijk wordt berekend als -log [H⁺] (negatief van de logaritme van de waterstofionmolariteit), zou het nauwkeuriger zijn om de pH te schrijven = - log aH⁺ (negatief van de logaritme van de waterstofionactiviteit). Dit effect van de verhoogde waterstofionactiviteit is zeer sterk en maakt de pH veel lager dan je zou verwachten van de zure molariteit.

Samenvatting van de negatieve pH

Samenvattend kun je met een glazen pH-elektrode niet extreem lage pH nauwkeurig meten en is het moeilijk te zeggen of de pH door de verhoogde waterstofionactiviteit meer wordt verlaagd dan door een onvolledige dissociatie. Negatieve pH is mogelijk en eenvoudig te berekenen, maar niet iets dat u gemakkelijk kunt meten. Speciale elektroden worden gebruikt om extreem lage pH-waarden te beoordelen. Naast een negatieve pH is het ook mogelijk dat de pH een waarde van 0 heeft. De berekening is ook van toepassing op alkalische oplossingen, waarbij de pOH-waarde zich buiten het typische bereik kan uitstrekken.