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 wie Salzsäure 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 wie Natronlauge 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 wie Essigsäure 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.

Übungsaufgabe

1. Elemente Chemie 2, Seite 219, Aufgabe 1: Bestimmung des pK_S-Wertes von Ameisensäure mittels Halbtitration

pH-Wert einer Salzlösung

• pH-Wert einer Salzlösung

pH-Wert einer Pufferlösung

c(Salz)     pH  =  pKS(Säure) + log10 ──────                                c(Säure)

(Henderson-Hasselbalch-Gleichung)

Weitergehende Informationen zum pH-Wert einer Pufferlösung findest Du unter Puffersysteme.

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 ...
findest Du weitere Informationen zum Thema PH-Wert-Berechnung:
Chemie FOS-T     auf Seite 161	Chemie heute     auf Seite 114	Elemente Chemie     auf Seite 203, 208

Weblinks

• PH-Wert-Berechnung als Google-Suchbegriff
• PH-Wert-Berechnung in der Wikipedia
• PH-Wert-Berechnung hier in bs-wiki.de mit Google
• PH-Wert-Berechnung als Youtube-Video