Kleinigkeit im Artikel "Übersäuerung"

[Hugo]

Guten Tag allerseits! :)

Edit: Ich sehe gerade, dass ich aufgrund von Übermüdung den richtigen Forenbereich für das Thema nicht gefunden habe. Hätte in "Änderungswünsche" besser reingepasst. Entschuldigung. :)

Ich bin auf einen kleinen, aber elementaren Fehler auf der Seite Übersäuerung (http://psiram.com/index.php?title=%C3%9Cbers%C3%A4uerung) gestoßen.
Eigentlich habe ich diese Seite bisher nur gelesen und mich nicht daran beteiligt, aber berufsbedingt kann ich das nur sehr, sehr ungerne so stehen lassen.

Es geht um folgendes:

Zum besseren Verständnis: Als pH-Wert wird der negative dekadische Logarithmus der Protonenkonzentration (H+-Ion) bezeichnet. Dieser ist bei reinem Wasser 7 (H+-Konzentration dann 10-7). Der pH-Wert beschreibt also 10er-logarithmisch die Konzentration der freien Wasserstoffionen. Der pH-Wert hat einen Bereich von pH=1 (stark sauer) bis pH=14 (stark basisch).

Richtig ist: Der pH-Wert hat einen Bereich von pH=0 bis pH=14. (Auch das gilt nur in wässriger Lösung und auch nicht streng, es wurden auch schon negative pH-Werte gemessen, allerdings stellt sich da die Frage, ob es noch wässrige Lösungen oder Lösungen von Wasser und Eisensulfat in Schwefelsäure waren - aber das führt zu weit )

Ich gehe eigentlich von einem Tippfehler aus, aber zur Erläuterung: pH = 0 bedeutet a(H+) = 10^0 = 1, das ist durchaus möglich. Einleuchtend dürfte vor allem sein, dass die Aktivität nicht einfach bei 10^(-1) = 0,1 aufhört.
Beispiel: Nähert man die Aktivität durch die Konzentration an, wie der Artikel das handhabt, dann ist bereits bei einer 1-molaren HCl-Lösung der pH-Wert von 0 erreicht. Da die Näherung bei einmolaren Lösungen langsam schlecht wird, braucht man natürlich noch ein bißchen mehr, aber das interessiert denke ich kaum jemanden.

Übrigens: Ich finde, diese Definition trägt nicht unbedingt zum besseren Verständnis bei. Wer etwas mit einem "negativen dekadischen Logarithmus" anfangen kann, dürfte mindestens mittlere Reife haben und den pH-Wert deshalb auch noch in seiner groben Bedeutung im Kopf haben.
Besser fände ich: "Verringert man den pH-Wert um den Wert von 1, so verzehnfacht sich die Konzentration an Protonen. Verringert man ihn um 2, so verhundertfacht die Protonenkonzentration sich." - Das dürfte anschaulich sein. Wenn man schon von Konzentration statt Aktivität spricht, sollte dieses weniger anspruchsvolle Beispiel an sich passen.

Ansonsten: Schöne Seite, gut zu sehen, dass es noch Menschen gibt, die sich gegen die schleichende Verarschung der Bevölkerung einsetzen. Erneut auf euch gestoßen bin ich über euren Artikel zu diesem neuen Vitamin B12/Avocardo-Gepansche, das neuerdings im ARD vermarktet wurde, der Artikel war sehr aufschlußreich.

Schönen Gruß, Hugo. :)

[Deceptor]

Hallo Hugo !

Wir hatten exakt diese Frage schon einmal diskutiert.
Ich schlage vor, Du formulierst ein paar Alternativsätze, ich setze das dann rein. Meinetwegen kann man das auch doppelt erklären: einmal exakt wie ein Chemiker und einmal anschliessend omatauglich bzw opatauglich. Was hälst Du davon ?

[Roland K.]

Wie wäre es, wenn wir den Satz
"Der pH-Wert hat einen Bereich von pH=1 (stark sauer) bis pH=14 (stark basisch)."
durch folgenden Satz ersetzen?
"Der pH-Wert hat in wässrigen Systemen einen Bereich von ca. pH=-1 (stark sauer) bis ca. pH=15 (stark basisch)."

[Hugo]

Das mit der -1 bis 15 würde ich lieber nicht schreiben, jedenfalls nicht ohne Erklärung. Es wäre wirklich wünschenswert, dass auch Schüler hier lesen, und ohne überheblich klingen zu wollen, einige Lehrer würden das wahrscheinlich als Fehler ankreiden. Weil es sich nicht so schön aus der Herleitung mit dem Ionenprodukt des Wassers deckt. Also eher ein didaktischer als ein tatsächlicher Grund. (Es stellt sich auch die Frage nach der Berechtigung dieser Herleitung. )

Natürlich mache ich gerne einen Vorschlag. Ich versuche mal, alle drei Aspekte (Oma, Chemielehrer, Elektrochemiker) zu erwähnen. Wenn man allen Rechnung tragen, dabei aber korrekt und gleichzeitig noch anschaulich bleiben will, wird das nur leider sehr lang. Deshalb in Absätze aufgeteilt, die unabhängig voneinander funktionieren sollten.

"Der pH-Wert ist eine Skala, die angibt, wie stark sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist. Überlicherweise grenzt man den pH-Wert auf Werte zwischen 0 und 14 ein. 0 steht für eine sehr stark saure Lösung, 14 für eine sehr stark basische. Eine Lösung mit dem pH-Wert von 7 ist neutral, beispielsweise reines Wasser bei Raumtemperatur und normalem Druck.

Definiert wird der pH-Wert als negativer dekadischer Logarithmus der Konzentration der Wasserstoffionen in der Lösung: pH = -lg[c(H+)/molL^-1]. Genauer ist die Definition als negativer dekadischer Logarithmus der Aktivität der Oxoniumionen: pH = -lg[a(H3O+)]"

Die Definition über die Konzentration ist für übliche, verdünnte Lösungen, wie sie im menschlichen Körper vorkommen, allerdings völlig ausreichend.
Als anschauliches Beispiel: Ist der pH-Wert des Blutes 7,0, so muss man die Säurekonzentration im Blut verzehnfachen, um einen pH-Wert von 6,0 zu erreichen. Um von 7,0 zu 5,0 zu gelangen, muss man sie verhundertfachen.

Es sind auch pH-Werte unter 0 und über 14 möglich, diese werden in üblichen Skaleneinteilungen allerdings nicht beachtet und sind nur vergleichsweise aufwändig zu bestimmen. Verwendet man die Definition über die Konzentration, so erreicht man einen pH-Wert von -1 mit einer 10molaren Salzsäurelösung, die etwas über 31% Chlorwasserstoff enthält. Durch Verwendung der Aktivität erreicht man den selben pH-Wert bereits bei niedrigerer Konzentration.

Erläuterung:

Absatz 1: Jeder, der sich nicht damit auseinandersetzen möchte, was ein "Ion" ist, aber weiß, was "sauer" und was "basisch" ist, dürfte hiermit völlig zufrieden sein. Er kann einschätzen, dass der pH-Wert 7,4 leicht von normalem Wasser abweicht, aber alles in allem "ziemlich neutral ist". Das mit der Temperatur und dem Druck kann für diese Zielgruppe an sich auch wieder rausnehmen.
Absatz 2: Die Gleichungen, mit denen der pH-Wert definiert werden kann. Für die, die's wissen wollen.
Absatz 3: Zurück zur Anschaulichkeit und zum Praxisbezug.
Absatz 4: Wieder ein kleiner Exkurs für die, die's wissen wollen. Den könnte man meiner Meinung nach am ehesten ganz rauslassen.

Was ich nicht in den Artikel packen würde, aber für interessierte gerne noch beitrage: In der ursprünglichen Definition von Debye und Hückel waren pH-Werte unter 0 gar nicht vorgesehen, wenn man die Aktivität verwendet. Sie haben in erster Näherung, da sie nur stark verdünnte Lösungen betrachtet haben, die Werte der Aktivität zwischen 0 und 1 begrenzt. Um einen negativen pH-Wert zu erreichen, muss die Aktivität größer als 1 sein.
Physikalisch bedeutet das (a>1) in etwa so viel: Wenn ein Proton spontan die Lösung verlässt, ist die Lösung dadurch energetisch günstiger. Das ist etwa bei übersättigte Salzsäure der Fall, die mehr gelöstes H+ und Cl- enthält als sie dürfte. Das wird sich dann als gasförmiges HCl aus der Lösung entfernen. Bei stark verdünnten starken Säuren tritt dieser Fall aber nicht ein, daher die Begrenzung.
Stabil hält man die Aktivität über 1 also an sich nur in komplizierteren Mischungen von mehr als einer Säure zusammen mit ihren Salzen. Möchte dafür aber nicht meine Hand in die Säure halten, ist schon etwas her.

Ich hoffe, ich habe damit nicht mehr Verwirrung gestiftet als es vorher schon gab. Wenn man sich die ganze Verwirrung um den pH-Wert ersparen will, ist die einfachste Lösung wirklich, die übliche Skala von 0 bis 14 zu verwenden. Das reicht für den Zweck im Artikel "Übersäuerung" eigentlich vollkommen aus. Aber eventuell möchte man dem Leser ja mehr bieten.

Soll ich vielleicht noch mal in der Bibliothek nach tauglichen Quellenangaben stöbern? Mach ich gerne, mich interessiert das Thema gerade sowieso wieder.

Schönen Gruß. :)

Edit: Könnte übrigens gut sein, dass ich wirklich nochmal eine Bibliothek aufsuchen sollte, bevor der letzte Absatz reingenommen wird. HCl ist als Beispiel eventuell schlecht geeignet, der Aktivitätskoeffizient verhält sich da nämlich so gar nicht wie Debye und Hückel das gerne hätten.
Meine alten Elektrochemieaufzeichnungen - die sind natürlich nicht Quellentauglich - sprechen von einem Aktivitätskoeffizienten größer 1 ab einer 4molaren HCl, grob über'n Daumen gepeilt hätte man pH -1 schon etwa bei 8mol/L und da ist dann auch noch nicht Schluss. Erklärt wahrscheinlich, warum das Zeug so gerne raucht, wenn man damit rumspritzt.

[hic fuit]

Hallo Hugo, dank Deiner Äußerungen habe sogar ich mal etwas verstanden. Diese Zielgruppenorientierung finde ich vorbildlich (das sollte uns dauerhaft von etepetete-wikipedia unterscheiden, schade um die wikipedia).

Auch wenn das hier etwas OT ist: Unsere Artikel sollten (m.E.) ganz deutlich die Zielgruppe bedienen, die Argumente gegen Esoterik benötigt. Korrekte Information ist da manchmal nur ein kleinerer Teil, da kann zur Not ein Link zur gerade gescholtenen wikipedia ausreichen. Wichtiger ist aus meiner Sicht die Beantwortung der Frage: Warum ist das Besprochene jetzt esoterisch/quacksalberisch/nicht vertrauenswürdig/lebensgefährlich/Abzockerei? Natürlich kann man die Antwort auch aus den Fakten herleiten, aber das ist manchmal doch ziemlich mühselig (besonders sauber finde ich es, die Beantwortung der Esoterikfrage vom restlichen Inhalt zu trennen).

[Roland K.]

Hi!

"Das mit der -1 bis 15 würde ich lieber nicht schreiben, jedenfalls nicht ohne Erklärung. Es wäre wirklich wünschenswert, dass auch Schüler hier lesen, und ohne überheblich klingen zu wollen, einige Lehrer würden das wahrscheinlich als Fehler ankreiden. Weil es sich nicht so schön aus der Herleitung mit dem Ionenprodukt des Wassers deckt. Also eher ein didaktischer als ein tatsächlicher Grund. (Es stellt sich auch die Frage nach der Berechtigung dieser Herleitung. Zwinkernd )"

pH=-1 heißt schlicht 10 mol Oxoniumionen (früher Hydroniumionen genannt) pro Liter Lösung, die insgesamt ca. 56 mol pro Liter Stoff enthält. Damit beträgt der pOH-Wert 15, bzw. die Konzentration der Hydroxidionen 10^-15 mol pro Liter. Ich stimme Dir zwar zu, dass das im Chemieunterricht an den Schulen häufig falsch unterrichtet wird, aber warum sollten nicht auch Chemielehrer bei uns etwas lernen dürfen?

"Natürlich mache ich gerne einen Vorschlag. Ich versuche mal, alle drei Aspekte (Oma, Chemielehrer, Elektrochemiker) zu erwähnen. Wenn man allen Rechnung tragen, dabei aber korrekt und gleichzeitig noch anschaulich bleiben will, wird das nur leider sehr lang. Deshalb in Absätze aufgeteilt, die unabhängig voneinander funktionieren sollten.

"Der pH-Wert ist eine Skala, die angibt, wie stark sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist. Überlicherweise grenzt man den pH-Wert auf Werte zwischen 0 und 14 ein. 0 steht für eine sehr stark saure Lösung, 14 für eine sehr stark basische. Eine Lösung mit dem pH-Wert von 7 ist neutral, beispielsweise reines Wasser bei Raumtemperatur und normalem Druck.

Definiert wird der pH-Wert als negativer dekadischer Logarithmus der Konzentration der Wasserstoffionen in der Lösung: pH = -lg[c(H+)/molL^-1]. Genauer ist die Definition als negativer dekadischer Logarithmus der Aktivität der Oxoniumionen: pH = -lg[a(H3O+)]"

Die Definition über die Konzentration ist für übliche, verdünnte Lösungen, wie sie im menschlichen Körper vorkommen, allerdings völlig ausreichend."

... da der Aktivitätskoeffizient für verdünnte Lösungen stets gegen 1 strebt.

"Als anschauliches Beispiel: Ist der pH-Wert des Blutes 7,0, so muss man die Säurekonzentration im Blut verzehnfachen, um einen pH-Wert von 6,0 zu erreichen. Um von 7,0 zu 5,0 zu gelangen, muss man sie verhundertfachen.

Es sind auch pH-Werte unter 0 und über 14 möglich, diese werden in üblichen Skaleneinteilungen allerdings nicht beachtet und sind nur vergleichsweise aufwändig zu bestimmen. Verwendet man die Definition über die Konzentration, so erreicht man einen pH-Wert von -1 mit einer 10molaren Salzsäurelösung, die etwas über 31% Chlorwasserstoff enthält. Durch Verwendung der Aktivität erreicht man den selben pH-Wert bereits bei niedrigerer Konzentration."

Prima, können wir so lassen.

"Erläuterung:

Absatz 1: Jeder, der sich nicht damit auseinandersetzen möchte, was ein "Ion" ist, aber weiß, was "sauer" und was "basisch" ist, dürfte hiermit völlig zufrieden sein. Er kann einschätzen, dass der pH-Wert 7,4 leicht von normalem Wasser abweicht, aber alles in allem "ziemlich neutral ist". Das mit der Temperatur und dem Druck kann für diese Zielgruppe an sich auch wieder rausnehmen.
Absatz 2: Die Gleichungen, mit denen der pH-Wert definiert werden kann. Für die, die's wissen wollen.
Absatz 3: Zurück zur Anschaulichkeit und zum Praxisbezug.
Absatz 4: Wieder ein kleiner Exkurs für die, die's wissen wollen. Den könnte man meiner Meinung nach am ehesten ganz rauslassen.

Was ich nicht in den Artikel packen würde, aber für interessierte gerne noch beitrage: In der ursprünglichen Definition von Debye und Hückel waren pH-Werte unter 0 gar nicht vorgesehen, wenn man die Aktivität verwendet."

Das sehe ich anders. Es gilt einfach
Aktivität = Aktivitätskoeffizient*Konzentration

Aktivitätskoeffizient zwischen 0 und 1. (Ausnahmen sehr selten)
Wenn man die Konzentration als Molenbruch wählt, dann kann auch sie nur 0 bis 1 betragen, ABER hier beim pH-Wert wird die Konzentration als mol pro Liter Lösung angegeben. Ich kann beim besten Willen keine Problematik bei einem pH-Wert unter 0 oder über 14 sehen.

"Sie haben in erster Näherung, da sie nur stark verdünnte Lösungen betrachtet haben, die Werte der Aktivität zwischen 0 und 1 begrenzt. ...  ist schon etwas her."

Dieser Abschnitt scheint mir nicht ganz korrekt zu sein, da Du meines Erachtens entweder Aktivität mit Aktivitätskoeffizient verwechselst, oder eine Konzentrationsangabe im Molenbruch mit einer in Mol pro Liter.

"Ich hoffe, ich habe damit nicht mehr Verwirrung gestiftet als es vorher schon gab. Zwinkernd Wenn man sich die ganze Verwirrung um den pH-Wert ersparen will, ist die einfachste Lösung wirklich, die übliche Skala von 0 bis 14 zu verwenden. Das reicht für den Zweck im Artikel "Übersäuerung" eigentlich vollkommen aus. Aber eventuell möchte man dem Leser ja mehr bieten."

Danke, Dein Beitrag war durchaus gut und wertvoll.

"Soll ich vielleicht noch mal in der Bibliothek nach tauglichen Quellenangaben stöbern? Mach ich gerne, mich interessiert das Thema gerade sowieso wieder. Lächelnd

Schönen Gruß. Smiley

Edit: Könnte übrigens gut sein, dass ich wirklich nochmal eine Bibliothek aufsuchen sollte, bevor der letzte Absatz reingenommen wird. HCl ist als Beispiel eventuell schlecht geeignet, der Aktivitätskoeffizient verhält sich da nämlich so gar nicht wie Debye und Hückel das gerne hätten. Lächelnd
Meine alten Elektrochemieaufzeichnungen - die sind natürlich nicht Quellentauglich - sprechen von einem Aktivitätskoeffizienten größer 1 ab einer 4molaren HCl, grob über'n Daumen gepeilt hätte man pH -1 schon etwa bei 8mol/L und da ist dann auch noch nicht Schluss. Erklärt wahrscheinlich, warum das Zeug so gerne raucht, wenn man damit rumspritzt."

HCl ist eine seltene Ausnahme, da hier der Aktivitätskoeffizient größer als 1 werden kann. Ansonsten halten ich den Mortimer für völlig ausreichend.

[Hugo]

Stimmt, der Abschnitt ist echt durchwachsen weil ich Aktivitätskoeffizient und Aktivität selbst durcheinander geworfen habe. :)
Ist halt schon ein Weilchen her, dass ich mich damit groß auseinandersetzen musste.
Schön dass du das gemerkt hast und hier nichts falsches unkorrigiert unbeanstandet steht.

Dein Argument, dass auch Chemielehrer war dazulernen dürfen, ist übrigens sehr schön.

Ich hoffe ich konnte mit dem eigentlich Beitrag bzgl. "pH-Wert", wie er für den Artikel gedacht war, helfen.

[Roland K.]

Hallo Hugo,

so wird´s dank Deiner Hilfe ein schöner Artikel 

Neue Arbeit wartet auf Dich. Im perpetuum mobile Artikel
http://forum.psiram.com/index.php?topic=2078.15
können wir zur Zeit jede Hand brauchen. Ich darf leider nicht selbst schreiben, da mein Klarname bekannt ist und ich somit für jeden Hirni angreifbar geworden bin.

mfg
Roland K.

[Deceptor]

Kann mich nur noch entfernt an die Brönstedt und Lewis - Definitionen erinnern. Ich habe leider wenig Zeit, versuche mal den Artikel im Sinne der Diskussion hier zu überarbeiten.

[Deceptor]

Bitte prüfen:  http://psiram.com/index.php?title=%C3%9Cbers%C3%A4uerung

[Graf Zahl]

Aus Oma-Sicht sehr gut, verständlich und völlig ausreichend.

Das detaillierte Fachliche sollte nicht mehr länger gemacht werden. Die Experten können da nochmal drauf schauen, ob dort evtl. ein Schnitzer reingeraten ist.

[Roland K.]

Prima so, der Artikel  :)

[Hugo]

Hallo. :)

Konnte länger nicht ins Internet und bin nach einiger Zeit mal wieder über die Seite gestoßen.

Schön, dass meine Änderungen umgesetzt wurden. :)

Ich denke, ich werde mir mal ein paar andere Artikel ansehen, ob ich da noch fachlich etwas beitragen kann. Physik selbst ist nicht so ganz mein Fachgebiet, aber wenn ich sehe, dass ich helfen kann, werde ich das machen. Ich finde den Sinn und Zweck dieser Seite nämlich sehr gut.

Danke übrigens für den freundlichen Umgangston. Von anderen Onlineforen bin ich anderes gewohnt.

Man ließt sich.

[Graf Zahl]

Schön, dass meine Änderungen umgesetzt wurden. :)

Gute Hinweise sind immer willkommen.

Ich denke, ich werde mir mal ein paar andere Artikel ansehen, ob ich da noch fachlich etwas beitragen kann. Physik selbst ist nicht so ganz mein Fachgebiet, aber wenn ich sehe, dass ich helfen kann, werde ich das machen. Ich finde den Sinn und Zweck dieser Seite nämlich sehr gut.

Du kannst auch den Wikisysop anschreiben und um einen Wikizugang bitten. Macht Spaß, wirst Du sehen.

Danke übrigens für den freundlichen Umgangston. Von anderen Onlineforen bin ich anderes gewohnt.

Wie man hineinruft... Hier wird sicher auch nicht jeder freundlich behandelt, aber das hat i.d.R. dann auch seine Gründe. Auch Pharmaschergen sind Menschen.