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pH-Wert und Formeln für das chemische Rechnen
pH-Wert, Skala und Erläuterung
| 0 … | 7 | … 14 |
| Säure | neutral | Lauge |
| c(H+) > c(OH-) | c(H+) = c(OH-) | c(H+) < c(OH-) |
|---|
Neutrale Lösungen haben also den pH-Wert 7, aber haut-neutral ist ein pH-Wert von 5,5 (Säureschutzmantel der Haut).
Der pH-Wert misst die Anzahl der Wasserstoffionen (H+) in einem bestimmten Volumen, z.B. Liter.
Der pH-Wert ist also ein Maß für die Konzentration der Wasserstoffionen in einer Lösung.
Das bedeutet: Nur in Lösungen, die Wasserstoffionen enthalten, kann ein pH-Wert gemessen werden.
Neutrale Lösungen enthalten auch Wasserstoffionen, da die Wassermoleküle (zu einem ganz kleinen Anteil) spontan in Wasserstoffionen und Hydroxidionen zerfallen können: H2O → H+ + OH-
Formeln
| Masse = Molmasse((molare Masse) mal Stoffmenge | |
| Masse = Dichte mal Volumen | |
| Molmasse = Masse geteilt durch Stoffmenge | |
| Volumen = Molvolumen mal Stoffmenge | |
| Volumen = Masse durch Dichte | |
| Molvolumen = Volumen geteilt durch Stoffmenge | |
| Dichte = Masse geteilt durch Volumen | |
| Konzentration = Stoffmenge geteilt durch Volumen |
|---|
n ist die Stoffmenge mit der Einheit mol, N ist die Teilchenzahl (hat keine Einheit) einer bestimmten Stoffportion. Ein Mol einer Teilchensorte sind dabei ungefähr Teilchen. Ein Mol eines Gases hat bei Standardbedingungen ein Volumen von 22,4 l (Molvolumen).
pH-Wert von Säuren und Laugen verschiedener Konzentration
Experimentell wurden die pH-Werte von Säuren und Laugen verschiedener Konzentration ermittelt.
Ausgangspunkt waren die in den Tropffläschchen vorhandene Salzsäure und Natronlauge.
1 ml der jeweiligen Lösung wurde mit 9 ml Wasser vermischt und dann der pH-Wert gemessen.
Der Schritt wurde noch fünf mal mit der jeweils verdünnten Lösung wiederholt.
Messwerte:
| HCl (aq) » | « NaOH (aq) | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| gemessener pH-Wert (Durchschnitt): | 1.0 | 3.0 | 5.5 | 5.75 | 6.0 | 6.0 | 7.0 | 7.3 | 7.5 | 9.5 | 11.5 | 13.75 | |
| erwarteter pH-Wert: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |
Von Links nach Rechts (>>>>>) steigt der pH-Wert, die Wasserstoffionenkonzentration nimmt also ab.
Von Rechts nach Links (<<<<<) sinkt der pH-Wert, die Hydroxidionenkonzentration nimmt also ab.
Die Ausgangslösungen sollten eine Konzentration von 1 mol/l haben (1 ml mit 1 mol/l in 10 ml Lösung). Daher die erwarteten pH-Werte von pH = 1 (c(H+ = 10-1 mol/l) für die Säure und und pH = 13 (c(H+ = 10-13 mol/l = c(OH- = 10^-1 mol/l).
Beim beschriebenen Verdünnungsverfahren müsste sich der pH-Wert in jedem Schritt um 1 ändern, da die Konzentration der Säure und Lauge jeweils 1/10 der vorherigen Lösung war (wenn sich die Konzentration von OH- um den Faktor 10 verringert, steigt die Konzentration von H+ um den Faktor 10).
