Biologie und Chemie für Schülerinnen und Schüler am Gymnasium

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Protonenübergänge – Säure-Base-Reaktionen

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6. Berechnung von pH-Werten wässriger Lösungen mittelstarker bis sehr schwacher Protolyte

Das Protolysegleichgewicht einer Säure HA bzw. Base B ist wieder Ausgangspunkt unserer Überlegungen:

HA + H2O H3O+ + A-

B + H2O OH- + HB+

Für mittelstarke bis sehr schwache Protolyte wurde festgelegt: Ks < 10-4 mol/l.
So reagieren Ammonium - Ionen NH3+ als schwache Säure, denn Ks beträgt bei 22°C
Ks = 5,6 · 10-4 mol/l

Mittelstarke bis sehr schwache Protolyte liegen in wässrigen Lösungen protolysiert vor, das heißt, die Konzentration der Hydronium – Ionen c(H3O+) ist gleich der Konzentration der korrespondierenden Base c(A-), also c(H3O+) = c(A-)

Für die Konzentration der Säure gilt:

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

In die Gleichung für die Säurekonstante

setzen wir ein:

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

Es ergibt sich daraus:

Weiterhin gilt mit c(H3O+) << c0 (HA), weshalb c(H3O+) im Nenner des obigen Bruches entfällt:

Diese Gleichung stellen wir um nach c(H3O+) und daraus folgt:

Wir kennen schon die Definitionsgleichung: pH = -lg {c(H3O+)} und wir setzen in diese Gleichung das Ergebnis der oben beschriebenen Ableitung für die Konzentration der Hydronium- Ionen ein:
Und es ergibt sich:

pH = ½ (pKS - lg {co(HA)})
und
pOH = ½ (pKB - lg {co(B)}
pH = 14 - pOH

Beispiel 2:
Berechnen Sie den pH-Wert einer Natriumacetatlösung mit der Konzentration

co = 0,05 mol/l.
gegeben:
pKB(CH3COO-) = 9,25
pOH = ½ (pKB - lg {co(B)}
pOH = ½ (9,25 - lg {0,05})
pOH = ½ (9,25 + 1,3) = 5,275
pH = 14 – 5,275
pH = 8,725

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Punkt 7. Berechnung von pH-Werten wässriger Lösungen starker Protolyte...