InfoNu.nl > Wetenschap > Scheikunde > Principe van de pH

Principe van de pH

De pH drukt de zuurtegraad uit van een waterige oplossing. Dat speelt een belangrijke rol in de natuur zoals vissen die pas kunnen overleven bij een gunstige pH, maar de pH is bijvoorbeeld ook belangrijk voor de productie van geneesmiddelen. Het is ook een belangrijke factor voor de installaties in de productie. Een te lage pH kan leiden tot corrosie van metalen en onderdelen van verschillende installaties en pompen.

Wat is pH?

De pH (pondus Hydrogenii of potentia Hydrogenii) is een maat voor de zuurtegraad van een waterige oplossing. Met andere woorden: de pH is de meting van de hoeveelheid H+-ionen in een waterige oplossing. Elke waterige oplossing kan gemeten worden om de pH-waarde te bepalen. Deze waarde varieert van 0 tot 14 en het is een logaritmische schaal. De waarden onder de 7 vertonen zure eigenschappen. De waarden boven de 7 vertonen basische eigenschappen. Bij kamertemperatuur ligt de pH-waarde van een neutrale waterige oplossing rond de 7. pH 7 is dus het centrum van de schaal.

De pH wordt gedefinieerd als de negatieve logaritme (met grondtal 10) van de concentratie H+. De logaritme wordt ingevoerd vanwege zeer kleine concentraties die kunnen ontstaan.
  • pH = - log[H+]
  • [H+] = Concentratie H+-ionen uitgedrukt in mol/l

De pH is een uitdrukking tussen de [H+] en de [OH-]. De oplossing is zuur als de concentratie H+-ionen groter is dan de OH--ionen. De oplossing is basisch als de concentratie OH--ionen groter is dan de concentratie H+-ionen. Wanneer de beide concentraties gelijk zijn is er sprake van een pH-waarde 7.

  • pH = - log (1 x 10-7)
  • = - (log 1 + log 10-7)
  • = - (0.0 + (-7))
  • = 7.0

De pH-meting

Het meten van de pH kan gebeuren door een universeel indicatorpapiertje te gebruiken. Aan de hand van de kleurenschaal die onderverdeeld is in 14 waarden, is het mogelijk om te achterhalen wat de pH is van een bepaalde oplossing. Dit is slechts een methode om te controleren of de oplossing een zuur of een base is. Voor de exacte pH-meting wordt er gebruik gemaakt van een elektrische pH-meter.

De glasmembraanelektrode

Om de pH-metingen snel te laten verlopen, wordt er gebruikt gemaakt van een combi-elektrode, zoals de glaselektrode. Een glaselektrode bestaat uit een dun glasmembraan, een inwendige oplossing met een gekende pH, een meetelektrode en een inwendige referentie-elektrode (verzadigde zilver/zilverchloride-elektrode).

Werking van een glasmembraanelektrode

Er bevindt zich een gehydrateerd laagje aan de oppervlakte van het glas waar de Na+ vervangen zijn door de H+-ionen. Onder invloed van vocht ontstaat er een gelachtige laag. Dit gehydrateerd glas staat in evenwicht met de H+-ionen van de oplossing die zich langs weerszijden bevindt.

Oplossing 1 stelt de analytoplossing voor waarin de activiteit van de H+-ionen gelijk is aan a1. Oplossing 2 is een inwendige oplossing die in de glaselektrode opgesloten zit. De activiteit aan H+-ionen is gelijk aan a2.

Wanneer a1 en a2 gelijk aan elkaar zijn liggen de evenwichten aan weerszijden hetzelfde, dus is er een membraanpotentiaal van 0. Als a1 groter wordt dan a2 gaan vanuit de analytoplossing de H+-ionen over naar het glas. Daar zal de potentiaal toenemen, het glas is een beetje geleidend zodat deze potentiaalstijging ook aan de andere kant voelbaar is. Het gevolg is dat er een verschuiving plaatsgrijpt waarbij ditmaal H+-ionen uit het glas naar de inwendige oplossing overgaan.

De verplaatsing van de positieve ladingen doorheen het glasmembraan is de oorzaak van de membraanpotentiaal. Deze potentiaal kan berekend worden:
  • Emembraan = 0,0591 log a1 a2

Als a2 constant is kan men deze vergelijking geschreven worden als:
  • Emembraan = k + 0,0591 log a1 of Emembraan = k 0,0591 pH

In de glaselektrode heeft men twee potentialen: de constant potentiaal van de inwendige elektrode en de membraanpotentiaal:
  • Eglas = EAg/AgCl + Emembraan = k1 +k2 - 0,0591pH
  • Eglas = k - 0,0591 pH

Er is echter ook sprake van een asymmetriepotentiaal. Dat is het potentiaalverschil tussen de binnen- en buitenoppervlak van de glaselektrode als de beide oppervlakken in aanraking zijn met dezelfde oplossing.

In de formule Eglas = k - 0,0591 pH is de asymmetriepotentiaal opgenomen in de constante. De potentiaal bestaat hier uit een membraanpotentiaal, een potentiaal van de inwendige Ag/AgCl-elektrode en een kleine asymmetriepotentiaal. k komt van 3 constanten.
  • Eglas = EAg/AgCl + Emembraan + Easymmetriepotentiaal = k1 +k2 - 0,0591pH + k3

De uiteindelijke formule is:
  • Eglas = k - 0,0591pH

IJking

Voor het gebruik van de pH-meter moet er geijkt worden. Dit gebeurt door gebruik te maken van minimaal twee bufferoplossingen met een gekende pH.

Eerst stelt men de pH in op 7,00; hierbij wordt het metersignaal op 0,00 mV gezet. Daarna stelt men de tweede pH-waarde in (meestal pH 4). Bij deze instelling wordt voor het verband tussen de spanning en de pH de gevoeligheid ingesteld. De gevoeligheid bedraagt 59 mV per pH-eenheid. Als laatst spoelt men de elektrode af met gedemineraliseerd water. Een glaselektrode mag nooit droog staan.
© 2015 - 2019 Ewokk, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Gazon bekalken voor groen gazontapijt zonder mos en onkruidGroeit je gazon onregelmatig met blote plekken en staat het vol met mos en ander onkruid? Dan is het de hoogste tijd om…
De pH-waarde van de huidDe pH-waarde van de huidOnze huid is een echte alleskunner die een heel scala van taken uitvoert die van vitaal belang zijn voor ons welzijn. De…
Rode vlekjes op de eikel kan een schimmelinfectie zijnRode vlekjes op de eikel kan een schimmelinfectie zijnHet is de schrik van iedere man. Je wordt wakker en ziet dat je rode vlekjes op het geslachtsdeel hebt. Je denkt direct…
Wat is de pH-waarde?Wat is de pH-waarde?De pH-waarde zegt iets over de zuurgraad in ons lichaam, die kan variëren van 1 tot 14. Een pH-waarde van 7,0 is neutraa…
Bacteriële vaginoseBacteriële vaginoseBacteriële vaginose is een aandoening die ontstaat wanneer de zuurtegraad in de vagina verstoord raakt. Normaal gesproke…
Bronnen en referenties
  • http://nl.wikipedia.org/wiki/PH
  • http://www.academiapress.be/downloads/dl/file/id/1345/extract_2.pdf
  • https://www.deltaohm.nl/home/ph-meetprincipe-en-faq

Reageer op het artikel "Principe van de pH"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Ewokk
Gepubliceerd: 06-08-2015
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Scheikunde
Bronnen en referenties: 3
Schrijf mee!