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Schwache Säuren - vom pH- zum pKs-Wert

 

Am Beispiel der Essigsäure soll erklärt werden, wie man durch eine pH-Wert-Messung zum pKs-Wert kommt. Vereinfacht kann die Reaktion so geschrieben werden:

HAc+H2OH3O++Ac-
.
 

Werden z.B. eine Anfangskonzentration und der pH-Wert gemessen, so lassen sich die Gleichgewichtskonzentrationen der Produkte berechnen:

c0(HAc)=102moll (Messung)

pH= 3,3 (Messung)
 

Mit der folgenden Beziehung erfolgt die Berechnung:

c(H3O-)=10pH
c(H3O)=c(Ac-)=103,3moll
Berechnung
 

Da bei schwachen Säuren immer nur ein sehr kleiner Teil der Moleküle mit Wasser reagieren gilt:

c0(HAc)c(HAc)
.
 

Die Ausgangskonzentration ist ungefähr gleich der Gleichgewichtskonzentration. Das ist eine Näherung.

Ist die gemessene Ausgangskonzentration z.B. 0,2 mol pro Liter so gilt:

c(HAc)=c0(HA)c(H3O+)c0(HAc)=102
.
 

Für die Konzentration der Hydroniumionen gilt:

c(H3O-)=10pHalso: c(H3O)=c(Ac-)=103,3
.
 

Damit lässt sich die Säurekonstante berechnen:

Ks=(c(H3O)c(Ac-))(c(HAc))
.
 

Einsetzen der Werte liefert:

Ks=103,3103,3102Ks=104,6mollpKs=4,6moll
.
 

Beispielaufgabe

Gegeben: v = 35ml

pks =4,65

Dichte:ρ(HAc)=1,044gml
 

Gesucht:m,n,c,pH

 

 a)Berechnen Sie die Masse m von HAc.

m=ρv

m=1,044gml35ml

m=38,84g
 

b) Berechnen Sie die Stoffmenge n von HAc.

 n=mM

n=38,84g60gmol

n=0,609mol
 
  1. c) Berechnen Sie die Ausgangskonzentration der Lösung.

     c=nv

    c=0,609mol1l

    c=0,609moll
     

 

 

  1. d) Berechnen Sie den pH-Wert der Lösung.

     

 

        Ks=c(H3O+)c(Ac-)c(HAc)
 
        Ksc(HAc)=c(H3O)
 
        c(H3O)=Ksc0(HAc)
 
        c(H3O)=104,650,609moll=3,692103moll
 
pH=lgc(H3O+)moll
 
        pH=lg(3,692103)
 
        pH=2,4
 

Erstellt von Y.A. mit Korrekturen und Ergänzungen durch Herrn Ecker 7.5.2014



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