Überblick

Die pH-Skala gehört zu den wichtigsten Konzepten der Chemie und beschreibt, wie sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist. Dieser Rechner zeigt die Zusammenhänge zwischen pH, pOH, Wasserstoffionenkonzentration [H⁺] und Hydroxidionenkonzentration [OH⁻]. Wenn Sie einen dieser Werte eingeben, werden die übrigen drei sofort berechnet; optional kann die Temperatur berücksichtigt werden, damit der Ergebnisse genauer zur jeweiligen Lösung passen.

Die pH-Skala reicht im Alltag meist von 0 bis 14:

pH < 7: saure Lösungen mit höherer [H⁺]-Konzentration
pH = 7: neutrale Lösungen bei 25 °C
pH > 7: basische oder alkalische Lösungen mit höherer [OH⁻]-Konzentration

So verwenden Sie diesen Rechner

Geben Sie genau einen der folgenden Werte ein:

pH: typischerweise ein Wert zwischen 0 und 14
pOH: typischerweise ein Wert zwischen 0 und 14
[H⁺]: Wasserstoffionenkonzentration in mol/L, auch in wissenschaftlicher Schreibweise wie 1e-7
[OH⁻]: Hydroxidionenkonzentration in mol/L, ebenfalls zum Beispiel als 1e-7

Optional können Sie die Temperatur anpassen. Der Standardwert beträgt 25 °C. Der Rechner bestimmt daraus automatisch das Ionenprodukt des Wassers (Kw) für die angegebene Temperatur und zeigt anschließend alle vier Werte zusammen mit Kw an.

Mathematische Formeln

Grundbeziehungen

pH-Definition:

pH = -log₁₀[H⁺]

pOH-Definition:

pOH = -log₁₀[OH⁻]

Ionenprodukt des Wassers:

[H⁺] × [OH⁻] = Kw

Bei 25 °C gilt Kw = 1,0 × 10⁻¹⁴. Daraus folgt:

pH + pOH = 14

Temperaturabhängigkeit

Das Ionenprodukt des Wassers (Kw) verändert sich mit der Temperatur. Dieser Rechner verwendet dafür die empirische Formel:

pKw = 14{,}9435 - 0{,}04335×T + 0{,}0001268×T²

Dabei ist T die Temperatur in °C und pKw = -log₁₀(Kw).

Bei verschiedenen Temperaturen gilt näherungsweise:

0 °C: pKw ≈ 14,94 (Kw ≈ 1,15 × 10⁻¹⁵)
25 °C: pKw ≈ 14,00 (Kw ≈ 1,00 × 10⁻¹⁴)
50 °C: pKw ≈ 13,26 (Kw ≈ 5,48 × 10⁻¹⁴)

Ergebnisse einordnen

pH-Werte im Kontext

pH 0–2: starke Säuren (Batteriesäure, Magensäure)
pH 2–3: sauer (Zitronensaft, Essig)
pH 3–5: schwach sauer (Orangensaft, Kaffee)
pH 5–6: leicht sauer (Regenwasser, Milch)
pH 7: neutral (reines Wasser bei 25 °C)
pH 8–9: leicht basisch (Meerwasser, Natronlösung)
pH 10–11: basisch (Ammoniaklösung)
pH 12–14: starke Basen (Haushaltsbleiche, Lauge)

Die Zahlen verstehen

Logarithmische Skala: Die pH-Skala ist logarithmisch. Jede Einheit entspricht einer zehnfachen Änderung der [H⁺]-Konzentration. Eine Lösung mit pH 3 enthält zehnmal mehr H⁺-Ionen als eine Lösung mit pH 4 und hundertmal mehr als eine Lösung mit pH 5.

Ionenkonzentrationen: Sehr kleine Zahlen sind normal. Reines Wasser bei 25 °C hat zum Beispiel [H⁺] = [OH⁻] = 1,0 × 10⁻⁷ mol/L, also pH = pOH = 7.

Temperatureffekte: Reines Wasser ist nur bei 25 °C genau bei pH 7 neutral. Bei höheren Temperaturen liegt der neutrale pH niedriger, weil Kw zunimmt.

Beispiele aus der Praxis

Beispiel 1: Zitronensaft

Gegeben: pH = 2,0
Berechnet:
- pOH = 12,0
- [H⁺] = 0,01 mol/L (1,0 × 10⁻² M)
- [OH⁻] = 1,0 × 10⁻¹² mol/L

Zitronensaft ist deutlich sauer und enthält entsprechend viele Wasserstoffionen.

Beispiel 2: Haushaltsammoniak

Gegeben: pH = 11,5
Berechnet:
- pOH = 2,5
- [H⁺] = 3,16 × 10⁻¹² mol/L
- [OH⁻] = 3,16 × 10⁻³ mol/L

Ammoniak ist basisch und enthält viel mehr Hydroxidionen als Wasserstoffionen.

Beispiel 3: Blut

Gegeben: pH = 7,4
Berechnet:
- pOH = 6,6
- [H⁺] = 4,0 × 10⁻⁸ mol/L
- [OH⁻] = 2,5 × 10⁻⁷ mol/L

Menschliches Blut ist leicht basisch, und die Einhaltung dieses pH-Bereichs ist gesundheitlich entscheidend.

Häufige Fragen

Warum verlangt der Rechner nur eine Eingabe?
Alle vier Werte (pH, pOH, [H⁺], [OH⁻]) sind mathematisch miteinander verknüpft. Sobald ein Wert bekannt ist, lassen sich die anderen mit den Formeln oben berechnen.

Kann der pH negativ oder größer als 14 sein?
Ja. Alltägliche Lösungen liegen meist zwischen 0 und 14, aber sehr konzentrierte Säuren können negative pH-Werte haben und sehr konzentrierte Basen können über pH 14 liegen. Dieser Rechner akzeptiert Werte von −2 bis 16.

Warum spielt die Temperatur eine Rolle?
Das Ionenprodukt des Wassers (Kw) ändert sich mit der Temperatur. Bei höheren Temperaturen ionisiert Wasser stärker, Kw steigt, und dadurch verschieben sich der neutrale pH sowie alle pH-bezogenen Rechnungen.

Was ist der Unterschied zwischen pH und pOH?
pH misst die Säurestärke über die [H⁺]-Konzentration, pOH die Basizität über die [OH⁻]-Konzentration. Beide ergänzen sich: Bei jeder Temperatur gilt pH + pOH = pKw.

Wie gebe ich sehr kleine Konzentrationen ein?
Verwenden Sie wissenschaftliche Schreibweise. Für 1,0 × 10⁻⁷ mol/L geben Sie zum Beispiel „1e-7“ ein. Die meisten Rechner und Programmiersprachen erkennen dieses Format.

Anwendungen

Chemieunterricht: Säure-Base-Gleichgewichte verstehen
Umweltwissenschaften: Wasserqualität und Boden-pH bewerten
Biologie: geeignete pH-Bereiche in biologischen Systemen einhalten
Industrieprozesse: pH-Kontrolle in Produktion und chemischen Reaktionen
Medizin: Blut-pH und Pufferlösungen beurteilen
Landwirtschaft: Boden-pH für optimales Pflanzenwachstum steuern