Aus der Anwendungstechnik - pH-Wert: was ist das? - CEBE Reinigungschemie GmbH

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Aus der Anwendungstechnik - pH-Wert: was ist das?


Diese Frage wagt sich kaum jemand, der im Reinigungsgeschäft tätig ist, zu fragen, auch wenn er oder sie die Antwort nicht weiß.

Der pH-Wert ist der negative Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration. Das Wasserstoffion (H+) ist im Gleichgewicht mit dem Hydroxylion (OH-), wobei dieses folgendermaßen dargestellt werden kann:

H2O <=> H+ + OH-

Dies bedeutet einfach, dass Wasser sich in diese beiden Komponenten aufteilt (disoziiert). Abhängig von Substanzen, die sich im Wasser auflösen, kann das Gleichgewicht verschoben werden.

Reines Wasser hat einen pH-Wert von 7, das heißt, dass die Konzentration der Wasserstoffionen sowie der Hydroxylionen gleichermaßen 10(-7) g/mol beträgt. Das Produkt beider Konzentraionen beträgt in diesem Fall 10(-14) aber auch in allen anderen Fällen 10(-14).

Die pH Skala verläuft von 0 bis 14, wobei ein Wert von 0 eine sehr starke Säure bedeutet, wie z.B. 30% Salzsäure, und ein Wert von 14 eine sehr starke Lauge bedeutet, wie zum Beispiel 50% Natronlauge (Natriumhydroxidlösung).

Ein pH-Wert von 7 ist allgemein als pH-neutral bekannt, da dieser Wert in der Mitte der Skala liegt. Wenn es um Neutralität geht, gibt es aber Unterschiede: für die menschliche Haut liegt 7 schon im Bereich der Gefährdung, d.h. hat die Haut einen pH-Wert von 7 ist sie nicht mehr gesund. Hier ist ein pH-Wert von 5,5 im Durchschnitt neutral. Dies bedeutet, dass jede Handseife, die als pH-Hautneutral angepriesen wird, einen pH-Wert um 5,5 haben sollte.

Noch interessanter wird es, wenn man in der Reinigung über den pH-neutralen Bereich spricht: einige sind der Meinung, einen Bereich gäbe es gar nicht, es gäbe nur den Punkt bei 7,0. Generell kann man sagen, das ein Bereich von 6 bis 8 durchaus als neutraler Bereich gesehen werden kann.

Da der pH-Wert eine Konzentration in logarithmischer Form ausdrückt, bedeutet dies, dass man eine Lösung mit pH-Wert 1 mit dem zehnfachen an Wasser verdünnen muss, um den pH-Wert auf 2 zu erhöhen! Will man den pH-Wert auf 7 erhöhen, so benötigt man das millionenfache!!

Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass man mit einer geringen Menge an konzentrierter Säure den pH-Wert sehr schnell reduzieren kann.

Würden biologische Systeme auf diese Art bei einer Zugabe konzentrierter Säure oder Lauge reagieren, so wäre dies für Pflanzen und Tiere tödlich.

Dieser Effekt wird durch Puffer verhindert. Puffer sind nicht nur für Mensch und Tier lebensnotwendig, sie sind auch in vielen chemischen Prozessen, wo der pH-Wert nur sehr gering schwanken darf, absolut notwendig.

Eine Pufferlösung besteht meist aus einer schwachen Säure oder Lauge und eines ihrer Salze, z.B Ammoniaklösung und Ammoniumchlorid.

Um zu verstehen, wie ein Puffer funktioniert, stellen wir uns die schwache Säure HS und ihr Salz, MS, in Lösung vor. Die Säure, da schwach, wird sich nicht vollständig disoziieren, während das Salz vollständig disoziiert ist. Dies würde sich folgendermaßen darstellen:

HS <=> H+ + S-

MS <=> M+ + S-

So dargestellt bedeutet dies, dass die Lösung einen relativ hohen Anteil an nicht ionisierter Säure, HS, enthält, aber auch einen hohen Anteil S- (eine Lauge, also Alkalität).

Wird dieser Lösung plötzlich Säure zugegeben, werden die H+ Ionen sich mit den S- Ionen verbinden, um nicht-ionisierte Säure, HS, zu bilden. Unter der Voraussetzung, dass ein großer Vorrat an S- vorhanden ist, werden der größte Anteil H+ Ionen entfernt. Somit verändert sich die Konzentration der H+ Ionen nur unwesentlich und der pH-Wert dementsprechend auch.

Was passiert diesem System, wenn jetzt das Gegenteil, also Lauge, beigemischt wird?

In diesem Fall vereinen sich die OH- Ionen (wir erinnern uns an den ersten Teil dieses Beitrags, wobei Wasser, H2O, sich in H+ und OH- disoziiert) mit den H+ Ionen. Somit wird die Konzentration der H+ Ionen verringert. Da aber die schwache Säure gegenwärtig ist, ionisiert sich diese, bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist - vorausgesetzt, es ist genügend schwache Säure in der Pufferlösung vorhanden - es werden also genug H+ Ionen durch Ionisierung erzeugt, um die Konzentration selbiger und somit den pH-Wert, nicht zu verändern.

Diese Beispiel verdeutlichen, wie man mit einem Puffersystem auch in Reinigungsprodukten dafür sorgen kann, dass der pH-Wert bei Verdünnung nur eine unwesentliche Veränderung erfährt.

Der pH-Wert spielt in der Reinigung eine wichtige Rolle: er gibt dem Anwender einen Hinweis, ob ein Produkt geeignet ist oder nicht: auf synthetischen Teppichen, zum Beispiel, ist es nicht ratsam einen Reiniger mit einem niedrigen pH-Wert einzusetzen. Das umgekehrte gilt für Wollteppiche.

Genauso kann man sofort die Eignung eines Reinigers für kalkhaltige Steinböden erkennen: liegt der pH-Wert im sauren Bereich (pH < 6), so sollte dieses Produkt nicht eingesetzt werden.

Auch die Eignung einer Schmierseife für einen Holzboden kann man durch Ermittlung des pH-Wertes feststellen: alles im alkalischen Bereich (pH > 8) sollte man meiden.

Natürlich gibt es immer Ausnahmen, aber wenn man nur begrenzte Informationen zur Hand hat, kann man mit dem pH-Wert eine Menge anfangen, bzw. sich die Mühe sparen, weitere Informationen in Erfahrung zu bringen.

Aus diesem Grund sollte der professionelle Reiniger immer entweder pH-Papier oder aber einen betteriebetriebenen pH-Messer dabei haben.
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