pH står for potentielt hydrogen, hvor “p” betyder potentielt og “H” står for hydrogen. pH-skalaen er en skala, der bruges til at rangordne stoffers relative basiskhed eller surhed i forhold til andre stoffer, baseret på mængden af hydrogenionaktivitet i et stof.

Skalaen er logaritmisk i sin natur, hvilket betyder, at hver hel pH-værdi repræsenterer en ændring på 10 gange den foregående værdi. pH-skalaen er baseret omkring pH 7, som er neutral og repræsenterer stoffer, der hverken er en syre eller en base.

Grundlaget for pH-skalaen

Selv om du ikke er intimt bekendt med begreberne syrer og baser, har du helt sikkert været udsat for dem i nogen grad. Basiske stoffer er ting som bagepulver, mens sure stoffer er ting som appelsinsaft og sodavand. Stoffer klassificeres som base eller syre på baggrund af den koncentration af hydrogenioner, som stoffet har. H’et i pH repræsenterer niveauet af hydrogenionaktivitet i en given opløsning. Så det er muligt at definere sure og basiske opløsninger på denne måde:

En sur opløsning er en opløsning med niveauer af hydrogenioner, der er større end den mængde, der findes i rent vand (som er på det neutrale syv-tal). En basisk opløsning har derimod en koncentration af hydrogenioner, der er lavere end i vand.

Da rent vand fungerer som det neutrale punkt på pH-skalaen, skal vi se på vands egenskaber og placere det i sammenhæng med hydrogenioner. Ionisering af vand henviser til, hvordan en lille procentdel af vandmolekylerne i en given mængde vand spontant vil generere hydrogenioner, når de dissocierer eller splittes op i mindre partikler. Dette omtales undertiden som autoionisering. Autoioniseringsprocessen producerer lige mange hydroxid- (OH-) ioner og hydrogen- (H+) ioner. Bemærk, at hydrogenionerne normalt vil binde sig direkte med et nærliggende vandmolekyle for at danne hydronium (H3O+). Det betyder, at der faktisk ikke er en masse hydrogenioner, der flyder rundt i vandet. Forskere bruger dog stadig ioniseringen af vand og de hydrogenioner, de producerer, som en måde at skabe en skala, der gør det muligt at sammenligne hydrogen på niveauer i andre opløsninger. Hydroxidionerne flyder typisk bare rundt i opløsningen i modsætning til hydrogenionerne.

Med hensyn til antallet af hydrogenioner, der produceres ved autoionisering, er mængden lig med 1 x 10^-7 M (forudsat at der er tale om rent vand). Notationen henviser til mol pr. liter vand. Antallet af ioniserede vandmolekyler er en utrolig lille procentdel af det samlede antal vandmolekyler, der findes i en hvilken som helst mængde rent vand.

Så hvis man indsætter vands hydrogenionkoncentration i denne formel, vil man få en værdi på 7,0, eller den neutrale pH-værdi på pH-skalaen. Som du måske kan gætte, har stoffer, der hovedsageligt består af vand, som f.eks. cytosol i celler eller blodet i menneskekroppen, pH-værdier meget tæt på den neutrale værdi syv. Syrer og baser kan tilsættes til en vandbaseret opløsning, hvorved koncentrationen af denne opløsning flyttes væk fra det neutrale pH-punkt. Baser hæver normalt pH-værdien ved at tilføre hydroxid til miljøet, som opsamler hydrogenionerne og trækker dem ud af opløsningen. I mellemtiden er sure stoffer de stoffer, der øger hydrogenionkoncentrationen ved at dissociere og indføre et af dets hydrogenatomer i opløsningen.

Jo kraftigere syren er, jo hurtigere vil den nedbrydes og frigive H+. Et eksempel på en stærk syre er HCl, som, når den kombineres med vand, dissocieres hurtigt og fuldstændigt til klorid- og hydrogenioner. Svage syrer som f.eks. eddike dissocieres derimod ikke fuldstændigt. Et stærkt basisk stof frigiver hydroxidioner, der er i stand til at absorbere H+ , når det indgår i vand og nedbrydes fuldstændigt, ligesom et stærkt surt stof vil gøre det. Et eksempel på en stærk base er natriumhydroxid.

Stærke pH-skalaen

Som tidligere nævnt hjælper pH-skalaen med at rangordne forskellige kemiske sammensætninger i forhold til deres basiskhed (også kaldet alkalinitet) og deres surhedsgrad. Er logaritmisk natur betyder, at for hver stigning på én pH-enhed, der sker, er der en ti-dobbelt stigning i koncentrationerne af H+. Selv om der er nogle stoffer, der kan falde uden for pH-området 0 til 14, falder de fleste opløsninger inden for dette område, og derfor fremstilles pH-skalaen normalt som værende fra 0 til 14, idet basiske stoffer er enhver værdi over syv og sure stoffer enhver værdi under neutral 7.

Stoffer, der ligger i den yderste ende af pH-skalaen, enten ekstremt basiske eller ekstremt sure stoffer, kan være ganske skadelige for organisk materiale og gøre betydelig skade på celler. Både stærkt basiske og stærkt sure stoffer kan være ætsende i naturen og beskadige menneskers væv. Opløsningens pH-værdi samt mængden af opløsningen, som man udsættes for, og hvor længe man udsættes for den, er alle faktorer, der afgør, hvor stor skade stoffet vil gøre. Du har måske bemærket, at mavesyre, din mavesyre, er et meget surt stof. Hvordan beskytter din krop sig mod denne syre? Der er visse maveceller, der er skabt specielt til at fungere som en barriere mellem mavesyren og de andre celler i kroppen, som hele tiden bliver oprettet og ofret.

Eksempler

Nogle eksempler på almindelige opløsninger og de pH-værdier, de besidder, er:

1. Mælk – svagt sur med en pH-værdi på ca. 6,5.
2. Regn – svagt sur med en pH-værdi på ca. 5,5.
3. Kaffe – svagt sur med en pH-værdi på ca. 4.8.
4. Tomatsaft – svagt sur med en pH-værdi på ca. 3,0
5. Batterisyre – stærkt sur med en pH-værdi på ca. 1,0.
6. Blod – svagt basisk med en ph-værdi på ca. 7,3
7. Søvand – svagt basisk med en pH-værdi på ca. 8.0.
8. Bagepulver – svagt basisk med en pH-værdi på ca. 8.0.
9. Magnesiummælk – moderat basisk med en pH-værdi på ca. 10,6
10. Lye – Stærkt basisk med en pH-værdi på ca. 13,5