PH-Wert-Berechnung

Der pH-Wert lässt sich bei bekannter Konzentration an Säuren und Basen in einer wässrigen Lösung berechnen. So entspricht der pH-Wert starker Säuren 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. 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.

Berechnung des pH-Wertes
Starke Säuren/Basen: pH = -lg c(H⁺)

                     pH = 14 - poH         

Schwache Säuren(HA)/Basen(B): pH = -lg 1/2*(pks - lg c (HA))

Rechnungsbeispiel:

1.0 L Salzsäure wurde mit 0,2 mol Chlorwasserstoff hergestelltt, so gilt

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 zunächst die Konzentration herausgefunden werden. Dieses 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

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