pH-Wert-Berechnung: Lösungen

PH-Wert-Berechnung: Lösungen
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Säure-Base-Reaktionen		pH-Wert

Tabelle

pH-Wert	0	1	2	3	4	5	6	7	8
c(H+) in mol/L	1	0,1	0,01	0,001	0,000 1	0,000 01	0,000 001	0,000 000 1	0,000 000 01
Protonenzahl/L	6 · 1023	6 · 1022	6 · 1021	6 · 1020	6 · 1019	6 · 1018	6 · 1017	6 · 1016	6 · 1015
pOH-Wert	14	13	12	11	10	9	8	7	6

pH-Wert von Essigsäure

Essigsäure ist eine schwache Säure, also muss der pK_S-Wert berücksichtigt werden.

Gegeben: c = 0,1 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 0,1 mol · L^-1)

pH = 1/2 · (4,75 + 1)

pH = 2,88

Lösung: Der pH-Wert von Essigsäure mit der Konzentration c = 0,1 mol · L^-1 beträgt 2,88.

Natronlauge

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

geg.: pH(NaOH)=13

ges.: c(NaOH)

Lsg.: Da die Konzentration der OH^--Ionen gesucht ist, wird zunächst aus dem pH-Wert der pOH-Wert abgeleitet:

pOH = 14 - pH

pOH = 14 - 13

pOH = 1

Aus dem pOH-Wert kann die Konzentration der OH^--Ionen abgeleitet werden:

c(OH^-) = 10^-pOH

c(OH^-) = 10^-1 mol/L

c(OH^-) = 0,1 mol/L

Die Natronlauge besitzt eine Konzentration von 0,1 mol/L

Salpetersäure

Salpetersäure ist eine starke Säure.

Gegeben: c(HNO₃) = 0,25 mol · L^-1

Gesucht: pH-Wert

Lösungsformel: pH = - log₁₀ c(H⁺)

Einsetzen: pH = - log₁₀ 0,25 mol · L^-1

pH = 0,6

Lösung: Der pH-Wert von Salpetersäure mit der Konzentration c = 0,25 mol · L^-1 beträgt 0,6.

Backpulverlösung

Richtig ist Antwort c):

c(H⁺) = 3,16 · 10^-9 mol/L

Lösungsweg:

geg.: pH = 8,5

ges.: c(H⁺)

Lsg.: c(H⁺) = 10^-pH mol/L

Einsetzen: c(H⁺) = 10^-8,5 mol/L

Ergebnis: c(H⁺) = 3,16 · 10^-9 mol/L

pH-Wert und Säurekonzentration

geg.: pH(1) = 2; pH(2) = 4

ges.: c(H⁺)

Lsg.: c(H⁺) = 10^-pH mol/L

Einsetzen:

1. c(H⁺) = 10^-2 mol/L
2. c(H⁺) = 10^-4 mol/L

Verhältnis berechnen:

10^-2 / 10^-4 = 10²

Wenn der pH-Wert von 2 auf 4 ansteigt, wächst die Konzentration der (H⁺)-Ionen um den Faktor 100.

pH-Wert einer Salzlösung

a) Kaliumnitrat (KNO₃) reagiert unabhängig von der Salzkonzentration neutral, also pH = 7, weil es Neutralisationsprodukt einer starken Lauge (Kalilauge) mit einer starken Säure (Salpetersäure) ist.

b) Natriumcarbonat (Na₂CO₃) reagiert durch Auflösen in Wasser basisch, weil Kohlensäure eine schwache Säure und Natronlauge eine starke Base ist.
H₂O + Na₂CO₃ ⇌ NaHCO₃ + NaOH

Die Na-Ionen haben keinen Einfluss auf den pH-Wert, daher:

H₂O + CO₃^2- ⇌ HCO₃^- + OH^-
Berechnung des pH-Wertes: Gegeben: pK_B(CO₃^2-) = 3,6; c(B) = 0,1 mol/L

pH = 14 - 1/2 · (pK_B - log₁₀c(B))

pH = 14 - 1/2 · (3,6 + 1)

pH = 11,7