Lehet a pH=-1? Vagyis, hogy [H+]=10 mol/dm^3? Mi a lehetséges legkisebb pH érték?

A pH IUPAC szerinti, pontos definíciója, illetve a pH mérés igen pontosan meghatározott, és nem olyan egyszerű, mint ahogy azt csak az iskolában tanítjuk.

De mind a pontos, mint a gyakorlati definíció elvben lehetőséget ad tetszőleges koncentrációjú oldat pH-jának megadására.

Maradjunk az iskolai definíciónál:

Semmi mást nem jelent a pH, mint egy tetszőleges oldat egyensúlyi hidrogénion (oxóniumion) koncentrációjának tizesalapú logaritmusának ellentettjét.

Egy oldat egyensúlyi hidrogénion koncentrációja -természetesen- nem csak 1mol/dm3 alatti érték lehet!

Az ok, amiért a pH-t általában híg oldatokkal kapcsolatos számításokhoz használjuk, az az, hogy az egyensúlyi koncentráció megállapítása ezen oldatok esetében általában igen egyszerű (de még itt is közelítésekkel élünk általában). Minél töményebb az oldat annál komplikáltabb lenne a pontos számítás, sőt a koncentrációt is mint mennyiséget egyre kevésbé lenne releváns használni. (Igazán pontos számításokat aktivitásokkal, aktivitási tényezőkkel lehet végezni, az IUPAC féle "hivatalos" definíció természetesen ezekkel van kifejezve.)

Semmi akadálya, hogy negatív legyen egy oldat pH-ja, de részben elvi, és gyakorlati okokból nem véletlen, hogy 0-14 közé teszik a "pH skálát".

Végül is a kérdés az, hogy el-e képzelhető negatív pH a gyakorlatban is, mert elvileg igen. Mindenesetre ehhez „elég lenne“, ha a [H⁺] > 1 mol/dm³ lenne. Hogy mennyire tekinthetőek komolynak az ezzel a kérdéssel foglalkozó tanulmányok, azt nem tudom megítélni:

[link]

Pl. Frank Brown foglalkozott a negatív pH kérdésével, de mások is:

[link]

[link]

Én a magam részéről a kérdést nyitva hagyom, de tény az, hogy a kérdező részéről a kérdés feltevése teljesen jogos volt.

Az a baj, hogy tényleg mindenki túlkomplikálja ezt a pH dolgot...

Ha az egyensúlyi hidrogénion koncentráció nagyobb mint 1, akkor a pH negatív lesz. Ennyi, kész. De ez se az oldat tulajdonságain, se semmi máson az ég világon nem változtat. Egyszerűen nem szokás nem 0-14 közé eső pH-ú oldatok esetében azok pH-ját kiszámolni, s hogy miért azt a fentiekben már leírtam, elméleti okokból.

Tehát még egyszer: se szabály, se törvény, se kémiatanár se senki nem tiltja, hogy pl egy 5 mol/dm3-es koncnetrációjú kénsavoldat koncentrációját úgy add meg, hogy pH=-1. De egyszerűen nem szokás ezt tenni. És igen, hozzá tartozik az igazsághoz az is (ami a korábbiakból szintén következik), hogy egy 5 mólos oldatban az egyensúlyi hidrogénion koncentráció nem épp 10 mol/dm3.. etc...