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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 + H 2 O → H 3 O + + Ac -
.
 

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

c 0 ( HA c ) = 10 − 2 mol l (Messung)

pH= 3,3 (Messung)
 

Mit der folgenden Beziehung erfolgt die Berechnung:

c ( H 3 O - ) = 10 − pH
c ( H 3 O ) = c ( Ac - ) = 10 − 3,3 mol l
Berechnung
 

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

c 0 ( HA c ) ≈ c ( HA c )
.
 

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 ) = c 0 ( HA ) − c ( H 3 O + ) ≈ c 0 ( HAc ) = 10 − 2
.
 

Für die Konzentration der Hydroniumionen gilt:

c ( H 3 O - ) = 10 − pH also: c ( H 3 O ) = c ( Ac - ) = 10 − 3,3
.
 

Damit lässt sich die Säurekonstante berechnen:

K s = ( c ( H 3 O ) ⋅ c ( Ac - ) ) ( c ( HAc ) )
.
 

Einsetzen der Werte liefert:

K s = 10 − 3,3 ⋅ 10 − 3,3 10 − 2 K s = 10 − 4,6 mol l pK s = 4,6 mol l
.
 

Beispielaufgabe

Gegeben: v = 35ml

pks =4,65

Dichte: ρ ( HAc ) = 1,044 g ml
 

Gesucht:m,n,c,pH

 

 a)Berechnen Sie die Masse m von HAc.

m = ρ ⋅ v

m = 1,044 g ml ⋅ 35ml

m = 38,84 g
 

b) Berechnen Sie die Stoffmenge n von HAc.

  n = m M

n = 38,84 g 60 g mol

n = 0,609 mol
 

  1. c) Berechnen Sie die Ausgangskonzentration der Lösung.

      c = n v

    c = 0,609 mol 1 l

    c = 0,609 mol l
     

 

 

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

     

 

        K s = c ( H 3 O + ) ⋅ c ( Ac - ) c ( HAc )
 
        K s ⋅ c ( HAc ) = c ( H 3 O )
 
        c ( H 3 O ) = K s ⋅ c 0 ( HAc )
 
        c ( H 3 O ) = 10 − 4,65 ⋅ 0,609 mol l = 3,692 ⋅ 10 − 3 mol l
 
pH = − lg c ( H 3 O + ) mol l
 
        pH = − lg ( 3,692 ⋅ 10 − 3 )
 
        pH = 2,4
 

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



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