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Inhaltsfeld 2: Säuren, Basen und analytische Verfahren … · Inhaltsfeld 2: Säuren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen Berechnung des pH-Wertes einer schwachen

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  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer schwachen Sure1/32

    Schwefelwasserstoff H2S hat einen pKS-Wert von 6,92. Wie gro ist der pH-Wert einer 0,01-molaren H2S-Lsung?

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer schwachen Sure2/32

    Schwefelwasserstoff H2S hat einen pKS-Wert von 6,92. Wie gro ist der pH-Wert einer 0,01-molaren H2S-Lsung?

    Lsungsidee:Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der H3O+-Ionen-Konzentration.Diese mssen wir ermitteln, dann haben wir auch den pH-Wert!

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer schwachen Sure3/32

    Schwefelwasserstoff H2S hat einen pKS-Wert von 6,92. Wie gro ist der pH-Wert einer 0,01-molaren H2S-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer schwachen Sure4/32

    Schwefelwasserstoff H2S hat einen pKS-Wert von 6,92. Wie gro ist der pH-Wert einer 0,01-molaren H2S-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer schwachen Sure5/32

    Schwefelwasserstoff H2S hat einen pKS-Wert von 6,92. Wie gro ist der pH-Wert einer 0,01-molaren H2S-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer schwachen Sure6/32

    Schwefelwasserstoff H2S hat einen pKS-Wert von 6,92. Wie gro ist der pH-Wert einer 0,01-molaren H2S-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    Jetzt setzen wir die gegebenen Werte ein:

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer schwachen Sure7/32

    Schwefelwasserstoff H2S hat einen pKS-Wert von 6,92. Wie gro ist der pH-Wert einer 0,01-molaren H2S-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    Jetzt setzen wir die gegebenen Werte ein:

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+) = 10-6,92 * 10-2 = 10-8,92 = 10-4,46

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer schwachen Sure8/32

    Schwefelwasserstoff H2S hat einen pKS-Wert von 6,92. Wie gro ist der pH-Wert einer 0,01-molaren H2S-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    Jetzt setzen wir die gegebenen Werte ein:

    Der pH-Wert der H2S-Lsung msste bei 4,5 liegen.

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+) = 10-6,92 * 10-2 = 10-8,92 = 10-4,46

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer dreiprotonigen Sure9/32

    Phosphorsure H3PO4 hat einen pKS-Wert von 2,13.Wie gro ist der pH-Wert einer 1-molaren H3PO4-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    Jetzt setzen wir die gegebenen Werte ein:

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer dreiprotonigen Sure10/32

    Phosphorsure H3PO4 hat einen pKS-Wert von 2,13.Wie gro ist der pH-Wert einer 1-molaren H3PO4-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    Jetzt setzen wir die gegebenen Werte ein:

    Der pH-Wert der H3PO4-Lsung msste bei 1 liegen.

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

    c(H3O+) = 10-2,13 * 10-0 = 10-2,13 = 10-1,065

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer dreiprotonigen Sure11/32

    Phosphorsure H3PO4 hat einen pKS-Wert von 2,13.Wie gro ist der pH-Wert einer 1-molaren H3PO4-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    Jetzt setzen wir die gegebenen Werte ein:

    Der pH-Wert der H3PO4-Lsung msste bei 1 liegen.

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

    c(H3O+) = 10-2,13 * 10-0 = 10-2,13 = 10-1,065

    Der pKS-Wert der zweiten Protolyse

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer dreiprotonigen Sure12/32

    Phosphorsure H3PO4 hat einen pKS-Wert von 2,13.Wie gro ist der pH-Wert einer 1-molaren H3PO4-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    Jetzt setzen wir die gegebenen Werte ein:

    Der pH-Wert der H3PO4-Lsung msste bei 1 liegen.

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

    c(H3O+) = 10-2,13 * 10-0 = 10-2,13 = 10-1,065

    Der pKS-Wert der zweiten Protolyse

    H2PO4- + H2O ! ! HPO42- + H3O+

    betrgt 7,2.

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer dreiprotonigen Sure13/32

    Phosphorsure H3PO4 hat einen pKS-Wert von 2,13.Wie gro ist der pH-Wert einer 1-molaren H3PO4-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    Jetzt setzen wir die gegebenen Werte ein:

    Der pH-Wert der H3PO4-Lsung msste bei 1 liegen.

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

    c(H3O+) = 10-2,13 * 10-0 = 10-2,13 = 10-1,065

    Der pKS-Wert der zweiten Protolyse

    H2PO4- + H2O ! ! HPO42- + H3O+

    betrgt 7,2. Nur ein ganz winziger Teil der H2PO4--Ionen gibt ein Proton ab.

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    Berechnung des pH-Wertes einer dreiprotonigen Sure14/32

    Phosphorsure H3PO4 hat einen pKS-Wert von 2,13.Wie gro ist der pH-Wert einer 1-molaren H3PO4-Lsung?

    Grundlage der Berechnung ist die Gleichung

    Wir formulieren um:

    und ziehen dann die Wurzel:

    Jetzt setzen wir die gegebenen Werte ein:

    Der pH-Wert der H3PO4-Lsung msste bei 1 liegen.

    c(H3O+)2 = KS * c(HA)

    c(H3O+) = KS * c(HA)

    c(H3O+)2

    c(HA)KS =

    c(H3O+) = 10-2,13 * 10-0 = 10-2,13 = 10-1,065

    Der pKS-Wert der zweiten Protolyse

    H2PO4- + H2O ! ! HPO42- + H3O+

    betrgt 7,2. Nur ein ganz winziger Teil der H2PO4--Ionen gibt ein Proton ab.

    Die zweite und die dritte Protolyse (pKS = 12,32) spielen also berhaupt keine Rolle bei der Ermittlung des pH-Wertes und knnen somit vernachls-sigt werden.

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren15/32

    Starke Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = 0 und c(H3O+) = c0(HA)

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren16/32

    Starke Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = 0 und c(H3O+) = c0(HA)

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren17/32

    Starke Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = 0 und c(H3O+) = c0(HA)

    100% der Sure sind disso-ziiert, also ist im Gleichge-wicht keine Sure HA mehr vorhanden.

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren18/32

    Starke Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = 0 und c(H3O+) = c0(HA)

    100% der Sure sind disso-ziiert, also ist im Gleichge-wicht keine Sure HA mehr vorhanden.

    Jedes Sure-Molekl hat ein Proton an H2O abgege-ben, also ist im Gleichge-wicht die Konzentration der H3O+-Ionen genau so gro wie die Anfangskonzentrati-on der Sure.

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren19/32

    Starke Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = 0 und c(H3O+) = c0(HA)

    100% der Sure sind disso-ziiert, also ist im Gleichge-wicht keine Sure HA mehr vorhanden.

    Jedes Sure-Molekl hat ein Proton an H2O abgege-ben, also ist im Gleichge-wicht die Konzentration der H3O+-Ionen genau so gro wie die Anfangskonzentrati-on der Sure.

    daraus folgt

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren20/32

    Starke Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = 0 und c(H3O+) = c0(HA)

    100% der Sure sind disso-ziiert, also ist im Gleichge-wicht keine Sure HA mehr vorhanden.

    Jedes Sure-Molekl hat ein Proton an H2O abgege-ben, also ist im Gleichge-wicht die Konzentration der H3O+-Ionen genau so gro wie die Anfangskonzentrati-on der Sure.

    pH = -log(c0(HA)).daraus folgt

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren21/32

    Schwache Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) =

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren22/32

    Schwache Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = c0(HA)

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren23/32

    Schwache Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = c0(HA)

    Nur ein kleiner der Sure ist dissoziiert, also ist im Gleichgewicht nahezu ge-nau so viel Sure vorhan-den wie am Anfang der Re-aktion.

    daraus folgt

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren24/32

    Schwache Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = c0(HA)

    Nur ein kleiner der Sure ist dissoziiert, also ist im Gleichgewicht nahezu ge-nau so viel Sure vorhan-den wie am Anfang der Re-aktion.

    pH = -log(c(H3O+)).daraus folgt

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren25/32

    Schwache Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = c0(HA)

    Nur ein kleiner der Sure ist dissoziiert, also ist im Gleichgewicht nahezu ge-nau so viel Sure vorhan-den wie am Anfang der Re-aktion.

    pH = -log(c(H3O+)).daraus folgt

    = -log(KS * c(HA)).

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren26/32

    Schwache Suren

    Hier gilt im Gleichgewicht:

    c(HA) = c0(HA)

    Nur ein kleiner der Sure ist dissoziiert, also ist im Gleichgewicht nahezu ge-nau so viel Sure vorhan-den wie am Anfang der Re-aktion.

    pH = -log(c(H3O+)).daraus folgt

    = -log(KS * c(HA)).

    Diese Gleichung fr c(H3O+) haben wir schon kennen ge-lernt.

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren27/32

    Mittelstarke Suren

    Bei mittelstarken Suren (pKS zwischen 1,5 und 4,75) wird in Klausuraufgaben oft so verfahren wie bei schwachen Suren.

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren28/32

    Mittelstarke Suren

    Bei mittelstarken Suren (pKS zwischen 1,5 und 4,75) wird in Klausuraufgaben oft so verfahren wie bei schwachen Suren.

    An sich ist dies nicht richtig.

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren29/32

    Mittelstarke Suren

    Bei mittelstarken Suren (pKS zwischen 1,5 und 4,75) wird in Klausuraufgaben oft so verfahren wie bei schwachen Suren.

    An sich ist dies nicht richtig.

    Die Vereinfachung c(HA) = c0(HA) ist nicht korrekt, wenn ein gewisser Teil der Sure dissoziiert.

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren30/32

    Mittelstarke Suren

    Bei mittelstarken Suren (pKS zwischen 1,5 und 4,75) wird in Klausuraufgaben oft so verfahren wie bei schwachen Suren.

    An sich ist dies nicht richtig.

    Die Vereinfachung c(HA) = c0(HA) ist nicht korrekt, wenn ein gewisser Teil der Sure dissoziiert.

    Eigentlich msste c(HA) aus c0(HA) und c(H3O+) berechnet werden:

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren31/32

    Mittelstarke Suren

    Bei mittelstarken Suren (pKS zwischen 1,5 und 4,75) wird in Klausuraufgaben oft so verfahren wie bei schwachen Suren.

    An sich ist dies nicht richtig.

    Die Vereinfachung c(HA) = c0(HA) ist nicht korrekt, wenn ein gewisser Teil der Sure dissoziiert.

    Eigentlich msste c(HA) aus c0(HA) und c(H3O+) berechnet werden:

    c(HA) = c0(HA) - c(H3O+)

  • Inhaltsfeld 2: Suren, Basen und analytische Verfahren / 2.7 pH-Berechnungen

    pH-Wert starker und schwache Suren32/32

    Mittelstarke Suren

    Bei mittelstarken Suren (pKS zwischen 1,5 und 4,75) wird in Klausuraufgaben oft so verfahren wie bei schwachen Suren.

    An sich ist dies nicht richtig.

    Die Vereinfachung c(HA) = c0(HA) ist nicht korrekt, wenn ein gewisser Teil der Sure dissoziiert.

    Eigentlich msste c(HA) aus c0(HA) und c(H3O+) berechnet werden:

    c(HA) = c0(HA) - c(H3O+)

    Im Abitur wird es aber wahrscheinlich reichen, wenn Sie bei mittelstarken Suren einfach c(HA) = c0(HA) setzen, also wie bei schwachen Suren verfahren.