pH-Wert-Berechnung

PH-Wert-Berechnung
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Säure-Base-Reaktionen		pH-Skala

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.

Berechnung des pH-Wertes:

pH = -log₁₀ c(H⁺)

Berechnungsbeispiel:

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 = -log₁₀ c(H₃0⁺) = -log₁₀ 0,2 = 0,7

Bei bekanntem pH-Wert kann durch Formelumstellung die Säurekonzentration c errechnet werden:

c(H⁺) = 10^-pH mol/L

pOH-Wert und pH-Wert starker Basen

Je höher die Konzentration der Säureteilchen c(H₃O⁺) ist, desto niedriger muss die Konzentration der Hydroxidionen c(OH^-) sein. Entsprechend der Definition des pH-Wertes gilt für den pOH-Wert einer Base:

pOH = -log₁₀ c(OH^-)

Zusammenfassend kann man den pH-Wert starker Basen daher aus dem pOH-Wert ableiten:

pH = 14 - pOH

Berechnungsbeispiel

Welchen pH-Wert besitzt Natronlauge einer bestimmten Konzentration?

1 Liter Natronlauge wurde aus 4g entsprechend 0,1 mol Natriumhydroxid hergestellt, damit ergibt sich die Konzentration c:

c(OH^-) = c(NaOH) = 0,1 mol · L^-1

Für den pOH-Wert erhält man:

pOH = -log₁₀ c(OH^-) = -log₁₀ 0,1 = 1

Über das Zwischenergebnis des pOH Wertes kann durch Einsetzen der pH-Wert errechnet werden:

pH = 14 - pOH pH = 14 - 1 pH = 13

Antwort: Natronlauge mit der Konzentration c(NaOH) = 0,1 mol · L^-1 besitzt einen pH-Wert von 13.

pH-Wert schwacher Säuren

Der pH-Wert von schwachen Säuren ist die Hälfte der Differenz des pK_S-Werts und dem dekadischen Logarithmus der Säurekonzentration:

pH = 1/2 · (pK_S - log₁₀ c(HA))

Durch diesen Zusammenhang lässt sich der pH-Wert einer Lösung in Abhängigkeit von deren Säurekonzentration berechnen.

Musteraufgabe

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

Gegeben: c = 0,01 mol · L^-1 ; pK_S = 4,75

Gesucht: pH-Wert

Lösungsformel: pH = 1/2 · (pK_S - log₁₀ c(HA))

Einsetzen: pH = 1/2 · (4,75 - log₁₀ 0,01 mol · L^-1)

pH = 1/2 · (4,75 + 2)

pH = 3,38

Lösung: Der pH-Wert von Essigsäure mit der Konzentration c = 0,01 mol · L^-1 beträgt 3,38.

pH-Wert einer Salzlösung

• pH-Wert einer Salzlösung

Übungsaufgaben

1. Aus 4,5 g Natriumhydroxid wird ein Liter Natronlauge hergestellt. Welcher pH-Wert stellt sich ein?
   

      
2. Berechne den pH-Wert von Essigsäure, c = 0,1 mol · L^-1.
   

      
3. Berechne den pH-Wert für Salpetersäure mit der Konzentration c(HNO₃) = 0,25 mol/L.
   

      
4. Der pH-Wert von Natronlauge unbekannter Konzentration wird mit pH=13 bestimmt. Berechne c(NaOH).
   

      
5. Eine Backpulverlösung zeigt einen pH-Wert von 8,5. Berechne die Konzentration der H⁺-Ionen.
   

      
6. Berechne zu den pH-Werten 2 und 4 die dazugehörigen Säurekonzentrationen. In welchem Verhältnis stehen beide Säurekonzentrationen zueinander?
   

      

Im Chemiebuch ...
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Weblinks

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