pH-Wertberechnungen

c(H_3O^{+}) ~*~ c(OH^{-}) ~=~ K_W ~=~ 10^{-14} ~~~~doubleleftright~~~~ pH ~+~ pOH ~=~ 14

mit ~~~~pH ~=~ -lg(c[H_3O^{+}])~~~~ und ~~~~pOH ~=~ -lg(c[OH^{-}])

c(H3O+)1=100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14
c(OH-10-14 10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100=1
pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
pOH 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Reaktion der Lösung sauer neutral basisch

Starke Säuren und Basen

Bei starken Säuren und Basen kann man von einer vollständigen Dissoziation ausgehen, d.h. c(H3O+) = c0(Säure) und c(OH-) = c0(Base).

Die Säuren- bzw. Basenkonstanten dieser Stoffe sind größer als die jeweiligen Konstanten von H3O+ und OH-.

Ausgangskonzentrationc(H3O+) [mol/l]c(OH-) [mol/l] pH pOH
c0(HCl) = 0,05 mol/l 5 * 10^{-2} 2 * 10^{-13} 1,3 12,7
c0(NaOH) = 0,2 mol/l 5 * 10^{-14} 2 * 10^{-1} 13,3 0,7

Herleitung aus dem Massenwirkungsgesetz

Säurebeispiel: Essigsäure, HAc

K_S(HAc) ~=~ {c(H_3O^{+}) ~*~ c(Ac^{-})}/{c(HAc)}

dabei gilt: ~~~~c(H_3O^{+}) ~=~ c(Ac^{-})~~~~ und ~~~~c_0(HAc) ~=~ c(HAc)

also ergibt sich: ~~~~K_S ~=~ {c^2(H_3O^{+})}/{c_0(HAc)}~~~~ und ~~~~ c(H_3O^{+}) ~=~ sqrt{K_S ~*~ c_0}

Basenbeispiel: Ammoniakwasser, NH3*H2O (also NH3 (aq))

K_B(HAc) ~=~ {c(OH^{-}) ~*~ c(NH_4^{+})}/{c(NH_3 * H_2O)}

dabei gilt: ~~~~ c(OH^{-})~=~ c(NH_4^{+})~~~~ und ~~~~c_0(NH_3 * H_2O) ~=~ c(NH_3 * H_2O)

also ergibt sich: ~~~~K_B ~=~ {c^2(OH^{-})}/{c_0(NH_3 * H_2O)}~~~~ und ~~~~ c(OH^{-}) ~=~ sqrt{K_B ~*~ c_0}

analog zum pH-Wert gilt auch hier:

pK_S ~=~ -lg(c[H_3O^{+}])~~~~ und ~~~~pK_B ~=~ -lg(c[OH^{-}])

Berechnung von Säuren- und Basenkonstanten

Ausgangskonzentration: c0 = 10-2 mol/l = 0,01 mol/l

Die Werte der jeweiligen Säure- bzw. Basenkonstante findet man im Tafelwerk auf S. 138.

Säure bzw. BaseKS bzw. KB [mol/l]c(H3O+) [mol/l]c(OH-) [mol/l] pH
CH3COOH (aq) S 1.8 * 10^{-5} 4,2 * 10^{-4} 2,4 * 10^{-11} 3,4
NH3 (aq) B 1.8 * 10^{-5} 2,4 * 10^{-11} 4,2 * 10^{-4} 10,6
Na2CO3 (aq) B 2,5 * 10^{-4} 6,3 * 10^{-12} 1,6 * 10^{-3} 11,2
[Fe[(H2O)6]Cl3 (aq) S 6.0 * 10^{-3} 7,7 * 10^{-3} 1,3 * 10^{-12} 2,1
schule/ch/phrechnung.txt · Zuletzt geändert: 2018/05/31 16:05 von ahrens
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