Wie hoch ist der pH-Wert von reinem Wasser?

Der pH-Wert von reinem Wasser: Ein genauerer Blick

Die Aussage “Reines Wasser hat einen pH-Wert von 7” ist weit verbreitet und im Prinzip korrekt, aber eine nähere Betrachtung offenbart eine gewisse Komplexität und Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren. Der scheinbar simple Wert von 7 bei 25°C verbirgt eine feine Balance und ein tiefes Verständnis der chemischen Prozesse.

Der pH-Wert beschreibt den negativen dekadischen Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration ([H⁺]) in einer wässrigen Lösung. In reinem Wasser dissoziiert ein geringer Teil der Wassermoleküle (H₂O) spontan in Wasserstoffionen (H⁺) und Hydroxidionen (OH⁻) gemäß der Gleichung:

2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻

Die Gleichgewichtskonstante (K_w) dieser Reaktion, auch als Ionenprodukt des Wassers bekannt, ist bei 25°C 10⁻¹⁴ mol²/l². Da die Konzentrationen von H₃O⁺ (Hydroniumionen, die in Wirklichkeit an Stelle der vereinfachten H⁺-Schreibweise verwendet werden sollten) und OH⁻ im reinen Wasser gleich sind, ergibt sich für beide eine Konzentration von 10⁻⁷ mol/l. Der negative dekadische Logarithmus hiervon liefert den pH-Wert von 7. Daher gilt bei 25°C: pH = 7 = pOH.

Aber was passiert bei anderen Temperaturen? Das Ionenprodukt des Wassers K_w ist temperaturabhängig. Bei höheren Temperaturen steigt die Dissoziation von Wassermolekülen, wodurch die Konzentration der H₃O⁺-Ionen zunimmt und der pH-Wert leicht unter 7 sinkt. Bei niedrigeren Temperaturen hingegen sinkt die Dissoziation, was zu einem pH-Wert leicht über 7 führt. Daher ist die Aussage “pH 7” nur bei exakt 25°C präzise. Die Neutralität des Wassers bleibt jedoch erhalten, da die Konzentrationen von H₃O⁺ und OH⁻ weiterhin gleich bleiben, auch wenn ihre absoluten Werte von der Temperatur abhängen.

Die Bedeutung von “rein”: Der Begriff “reines Wasser” ist entscheidend. Schon geringste Verunreinigungen, beispielsweise durch gelöste Kohlendioxid (CO₂) aus der Luft, können den pH-Wert deutlich beeinflussen. CO₂ reagiert mit Wasser zu Kohlensäure (H₂CO₃), die dissoziiert und den pH-Wert absenkt. Destilliertes Wasser, das oft als “reines Wasser” betrachtet wird, ist daher in der Regel leicht sauer, mit einem pH-Wert geringfügig unter 7. Nur äußerst sorgfältig gereinigtes Wasser, z.B. durch Ionenaustausch oder spezielle Destillationsverfahren, erreicht einen pH-Wert nahe 7 bei 25°C.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Während der pH-Wert von reinem Wasser bei 25°C idealerweise 7 beträgt, ist diese Aussage eine Vereinfachung. Temperatur und die Reinheit des Wassers spielen eine entscheidende Rolle für den tatsächlichen pH-Wert. Ein genaueres Verständnis dieser Zusammenhänge ist wichtig für viele wissenschaftliche und technische Anwendungen.