PH-Wert-Berechnung: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 20. Januar 2006, 01:53 Uhr

Der pH-Wert lässt sich bei bekannter Konzentration an Säuren und Basen in einer wässrigen Lösung berechnen. Vorab muss geklärt werden, ob es sich um eine starke oder schwache Säure bzw. Base handelt.

pH-Wert starker Säuren

Der pH-Wert starker Säuren entspricht dem negativen dekadischen Logarithmus der Konzentration der Säure, da man davon ausgeht, dass die Konzentration der Säure der Base entspricht und die Autoprotolyse des Wassers außer Acht lässt.
Berechnung des pH-Wertes:

pH = -lg c(H+)

pH = 14 - poH         

Rechnungsbeispiel:

1 Liter Salzsäure wurde mit 0,2 mol Chlorwasserstoff hergestellt, damit ergibt sich die Konzentration c:

c(H30+) = c(HCl) = 0,2 mol * l-1

Für den pH-Wert erhält man:

pH = -lg c(H30+) = -lg 0,2 = O,7

Berechnung der Konzentration

c = Konzentration; n = Stoffmenge; V = Volumen; M = molare Masse; m = Masse.

Um den pH-Wert berechnen zu können, muss ggf. vorab die Konzentration herausgefunden werden. Diese ergibt sich aus folgender Gleichung:

c = n / V

Als erstes muss aber das Volumen (V) und die Stoffmenge (n) erechnet werden. Dieses ergibt sich aus nachstehender Gleichung:

n = m / M

Die molare Masse (M) entspricht der Atommasse und ergibt sich daher aus dem Periodensystem der Elemente. "m" entspricht der vorgegebenen Masse.

Beispielrechnung für die Stoffmenge von Wasser:

n(H₂O) = m(H₂ O) / M(H₂O)
n(H₂O) = 9g / 18g/mol
n(H₂O) = 0,5 mol

Um nun die Konzentration zu errechnen, müssen die Stoffmenge und das Volumen (z.B. 1 Liter) in die Gleichung eingesetzt werden:

c = 0,5 mol / 1 l
c = 0,5 mol/l

pH-Wert schwacher Säuren

Der pH-Wert von schwachen Säuren ist die Hälfte der Differenz des pKS-Werts und dem dekadischen Logarithmus der Säurekonzentration. Bei mehrprotonigen Säuren muss man diese Werte für jedes abgegebene Proton berechnen und anschließend addieren. Diese Berechnungen können für das Herstellen von Lösungen mit einem bestimmten pH-Wert sehr hilfreich sein.

Musteraufgabe

Berechne den pH-Wert von Essigsäure (schwache Säure).

Gegeben: c = 0,01 mol·l^-1 ; pK_S = 4,65

Gesucht: pH-Wert

Lösungsformel: pH = 1/2 · (pK_S - lg c(HA))

Einsetzen: pH = 1/2 · (4,65 - lg 0,01 mol·l^-1)

pH = 1/2 · (4,65 + 2)

pH = 3,325

pH ≈ 3,33

Lösung: Der pH-Wert von Essigsäure mit der Konzentration c = 0,01 mol·l^-1 beträgt 3,33.

Übungsaufgaben

Aus folgenden Stoffen wird jeweils ein Liter einer wässrigen Lösung hergestellt. Welcher pH-Wert stellt sich ein?
a) 4,5 g Natriumhydoxid
b) 2,2 g Chlorwasserstoff
c) 3,0 g Bariumhydroxid

Quellen

• www.wikipedia.org
  
• Chemie heute - Sekundarbereich II, Schroedel Verlag, ISBN 3-507-10630-2
  Seite 114

--Rike 19:33, 15. Jan 2006 (CET)Rike & Johannes