pH-Wert
Der pH-Wert beschreibt, wie sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist. In verdünnten Lösungen berechnest du ihn näherungsweise als negativen dekadischen Logarithmus des Zahlenwerts der Oxoniumionen-Konzentration in mol/L. Reines Wasser hat bei 25 °C den pH-Wert 7.
Der pH-Wert zeigt, wie sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist. Bei 25 °C gilt: unter 7 sauer, genau 7 neutral, über 7 basisch. Eine pH-Stufe entspricht dem Faktor 10 bei der Oxoniumionen-Konzentration.
pH = −lg c(H₃O⁺)
Was ist der pH-Wert?
Der pH-Wert gibt an, wie sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist. Entscheidend ist die Konzentration der Oxoniumionen (H₃O⁺), also ihre Stoffmenge pro Volumen der Lösung. Ein Oxoniumion entsteht, wenn sich ein Wasserstoffion (H⁺) an ein Wassermolekül hängt. Deshalb spricht man vereinfacht oft auch von Wasserstoffionen. Was Ionen genau sind, erfährst du bei der Ionenbindung.
Säuren geben Wasserstoffionen an Wasser ab. Dadurch steigt die Konzentration der Oxoniumionen und der pH-Wert sinkt. Basen dagegen erhöhen die Konzentration der Hydroxidionen (OH⁻). Diese fangen Oxoniumionen ab, der pH-Wert steigt.
Den Begriff führte 1909 der dänische Biochemiker Søren Peder Lauritz Sørensen am Carlsberg-Laboratorium ein. Er nannte die Größe Wasserstoffionenexponent, daher das H im Namen.
Die pH-Skala: sauer, neutral und basisch
Die pH-Skala reicht üblicherweise von 0 bis 14. Bei 25 °C zeigt dir die folgende Tabelle, ob eine Lösung sauer, pH-neutral oder basisch ist:
| pH-Wert | Lösung ist | Beispiele |
|---|---|---|
| kleiner als 7 | sauer | Magensaft, Zitronensaft, Essig |
| genau 7 | neutral | reines Wasser bei 25 °C |
| größer als 7 | basisch | Seifenlauge, Natronlauge |
Je weiter der Wert von 7 entfernt ist, desto stärker sauer oder basisch ist die Lösung. Wichtig: Die Skala ist logarithmisch. Eine Stufe entspricht dem Faktor 10 bei der Oxoniumionen-Konzentration. Eine Lösung mit pH 3 hat eine zehnmal so hohe Oxoniumionen-Konzentration wie eine mit pH 4 und eine hundertmal so hohe wie eine mit pH 5.
Der pH-Wert von Wasser
Reines Wasser hat bei 25 °C den pH-Wert 7,00. Auch in reinem Wasser geben einzelne Wassermoleküle jeweils ein Wasserstoffion an ein anderes Wassermolekül ab:
2 H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻
Dabei entstehen gleich viele Oxoniumionen wie Hydroxidionen. Ihre Konzentrationen betragen in reinem Wasser bei 25 °C jeweils 10⁻⁷ mol/L. Darum ist reines Wasser neutral. Leitungswasser ist nie ganz rein.
pH-Wert berechnen: Formel und Rechenweg
Minuszeichen nicht vergessen!
Für verdünnte Lösungen verwendest du näherungsweise den negativen dekadischen Logarithmus der Oxoniumionen-Konzentration. Diese Konzentrationsnäherung nutzen wir für die folgenden Rechnungen:
pH = −lg c(H₃O⁺)
Dabei setzt du den Zahlenwert der in mol/L angegebenen Konzentration ein.
Der negative dekadische Logarithmus einfach erklärt
Der dekadische Logarithmus „lg“ beantwortet die Frage: 10 hoch wie viel ergibt diese Zahl? Es gilt lg(10⁻³) = −3, weil 10⁻³ genau 0,001 ist. Das Minus vor dem lg macht aus −3 die positive Zahl 3. Steht die Konzentration in mol/L als Zehnerpotenz da, ist der pH-Wert also der Exponent mit umgekehrtem Vorzeichen. Wie du Zahlen in Zehnerpotenzen umschreibst, wiederholst du bei den Potenzgesetzen.
Starke Säuren Schritt für Schritt
Bei einer einprotonigen starken Säure wie Salzsäure gibt praktisch jedes Säureteilchen ein Wasserstoffion an Wasser ab. Solange die Eigenionisation des Wassers vernachlässigbar ist, entspricht die Oxoniumionen-Konzentration näherungsweise der Säurekonzentration.
- Konzentration der Säure aufschreiben, zum Beispiel 0,01 mol/L.
- Als Zehnerpotenz schreiben: 10⁻² mol/L.
- Exponent ablesen und das Minus weglassen: pH = 2.
Bei schwachen Säuren wie Essigsäure klappt diese einfache Rechnung nicht, weil sie nur einen Teil ihrer Wasserstoffionen abgeben.
Starke Basen und der pOH-Wert
Bei Basen kennst du meist die Konzentration der Hydroxidionen. Damit berechnest du zuerst den pOH-Wert:
pOH = −lg c(OH⁻)
In wässriger Lösung gilt bei 25 °C: pH + pOH = 14. Das liegt am Ionenprodukt des Wassers, c(H₃O⁺) · c(OH⁻) = 10⁻¹⁴ mol²/L². Hat eine Natronlauge den pOH-Wert 3, ist ihr pH-Wert 14 − 3 = 11.
Rückwärts: vom pH-Wert zur Konzentration
Kennst du den pH-Wert, bekommst du die Konzentration mit c(H₃O⁺) = 10^(−pH) mol/L. Bei pH 5 sind es also 10⁻⁵ mol/L.
Verdünnen und pH-Wert
Bei einer starken Säure erhöht eine Verdünnung um den Faktor 10 den pH-Wert näherungsweise um eine Einheit, solange die Lösung deutlich sauer bleibt. Aus 10 mL Salzsäure mit pH 2 werden durch Auffüllen auf 100 mL also eine Lösung mit pH 3. Für zwei Stufen brauchst du den Faktor 100. Durch Verdünnen mit reinem Wasser nähert sich der pH-Wert bei 25 °C der 7 an. Eine Säure wird dadurch aber nie basisch, eine Base nie sauer.
Wie kann man den pH-Wert messen?
Den pH-Wert messen kannst du mit einem Indikator oder mit einem pH-Meter.
- Indikator: Ein Indikator ist ein Farbstoff, der seine Farbe je nach pH-Wert ändert. Im Unterricht nimmst du meist Universalindikator als Lösung oder Indikatorpapier. Saure Lösungen färben ihn je nach pH-Wert rot, orange oder gelb, neutrale grün und basische blau bis violett. Mit einer Farbskala liest du den ungefähren pH-Wert ab. Auch Rotkohlsaft wirkt als Indikator.
- pH-Meter: Das Messgerät taucht mit einer Elektrode in die Lösung und zeigt den pH-Wert als Zahl an. Es ist genauer als ein Indikator und wird zum Beispiel bei der Kontrolle von Wasser eingesetzt.
pH-Wert berechnen: Beispiele Schritt für Schritt
pH-Wert einer starken Säure
Salzsäure hat eine Konzentration von 0,01 mol/L. Welchen pH-Wert hat sie?
Salzsäure ist eine starke Säure, also gilt c(H₃O⁺) = 0,01 mol/L = 10⁻² mol/L. Der Exponent ist −2, mit dem Minus aus der Formel ergibt sich pH = 2.
pH-Wert einer starken Base
Natronlauge hat eine Konzentration von 0,001 mol/L. Welchen pH-Wert hat sie?
Natronlauge ist eine starke Base, also gilt c(OH⁻) = 10⁻³ mol/L. Daraus folgt pOH = 3. Mit pH + pOH = 14 ist pH = 11.
Vom pH-Wert zur Konzentration
Eine Lösung hat den pH-Wert 4. Wie groß ist die Konzentration der Oxoniumionen?
Du rechnest rückwärts mit c(H₃O⁺) = 10^(−pH) mol/L. Also ist c(H₃O⁺) = 10⁻⁴ mol/L, das sind 0,0001 mol/L.
Typische Fehler bei der pH-Wert-Berechnung
Ein höherer pH-Wert wird für saurer gehalten.
Umgekehrt: Je kleiner der pH-Wert, desto saurer ist die Lösung. Eine hohe Oxoniumionen-Konzentration bedeutet einen kleinen pH-Wert.
Das Minuszeichen in der Formel wird vergessen, heraus kommt zum Beispiel pH = −3.
Der Logarithmus einer kleinen Konzentration ist negativ. Erst das Minus vor dem lg macht daraus einen positiven pH-Wert.
Bei einer Base wird c(OH⁻) direkt in die pH-Formel eingesetzt.
Mit c(OH⁻) berechnest du zuerst den pOH-Wert. Den pH-Wert bekommst du dann über pH = 14 − pOH.
Ein pH-Wert von 3 wird für doppelt so sauer wie 6 gehalten.
Jede pH-Stufe ist ein Faktor 10. Drei Stufen Unterschied bedeuten 10 · 10 · 10, also eine tausendmal so hohe Oxoniumionen-Konzentration beim kleineren pH-Wert.
Übungsaufgaben zum pH-Wert mit Lösungen
Versuch es erst selbst, dann vergleiche mit der Lösung.
Salzsäure hat die Konzentration 0,001 mol/L. Berechne den pH-Wert.
Lösung zeigen zu Aufgabe 1
c(H₃O⁺) = 10⁻³ mol/L, also pH = 3.
Kalilauge, eine starke Base, hat die Konzentration 0,01 mol/L. Berechne den pH-Wert.
Lösung zeigen zu Aufgabe 2
c(OH⁻) = 10⁻² mol/L, also pOH = 2. Damit ist pH = 14 − 2 = 12.
Lösung A hat den pH-Wert 3, Lösung B den pH-Wert 5. Wie viel höher ist die Oxoniumionen-Konzentration in Lösung A?
Lösung zeigen zu Aufgabe 3
Zwei pH-Stufen Unterschied bedeuten 10 · 10. Die Oxoniumionen-Konzentration ist in Lösung A hundertmal so hoch wie in Lösung B.
Salzsäure hat den pH-Wert 1. Wie musst du sie näherungsweise verdünnen, damit der pH-Wert 2 beträgt?
Lösung zeigen zu Aufgabe 4
Um den Faktor 10, zum Beispiel 10 mL Säure mit Wasser auf 100 mL auffüllen.
Leitungswasser hat bei 25 °C einen pH-Wert von 8. Ist es sauer, neutral oder basisch?
Lösung zeigen zu Aufgabe 5
Es ist basisch, weil sein pH-Wert bei 25 °C über 7 liegt.
Ein Universalindikator färbt sich in einer Lösung grün. Was sagt dir das?
Lösung zeigen zu Aufgabe 6
Die Lösung ist neutral, ihr pH-Wert liegt etwa bei 7.
Verwandte Themen
- ChemieIonenbindungKlasse 8–9
- MathePotenzgesetzeKlasse 7–9
Quellen
- Säuren und Basen: Der pH-Wert (Arbeitsmaterial Chemie), Thüringer Schulportal, abgerufen am 19.10.2026
- Empfehlung bei Abweichung des pH-Wertes im Trinkwasser, Umweltbundesamt, abgerufen am 19.10.2026
- Der pH-Wert von Wasser, Berliner Wasserbetriebe (klassewasser.de), abgerufen am 19.10.2026
- pH-Wert: Begriff und Geschichte des Wasserstoffionenexponenten, Skriptorium, abgerufen am 19.10.2026
- pH-Wert, Wikipedia, abgerufen am 19.10.2026
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