Is een negatieve pH mogelijk?

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

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

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

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

Om de situatie nog ingewikkelder te maken, 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 zuureenheid is. Terwijl pH gewoonlijk wordt berekend als -log [H⁺] (negatief van de logaritme van de waterstofionmolariteit), zou het nauwkeuriger zijn om pH = - log aH te schrijven⁺ (negatief van de logaritme van de waterstofionenactiviteit). Dit effect van de verhoogde activiteit van waterstofionen is zeer sterk en maakt de pH veel lager dan je zou verwachten van de zuurmolariteit.

Samenvattend, je kunt een extreem lage pH niet nauwkeurig meten met een glazen pH-elektrode en het is moeilijk te zeggen of de pH door de verhoogde waterstofionactiviteit meer wordt verlaagd dan door onvolledige dissociatie. Een negatieve pH is mogelijk en eenvoudig te berekenen, maar niet iets dat je 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 buiten het typische bereik kan liggen.