pH-Wert, Berechnung von pH-Werten, pks-Wert 1.) Der pH-Wert gibt an, wie sauer oder basisch eine wässrige Lösung wirkt.

Bildet man den negativen dekadischen Logarithmus der Konzentration der Oxoniumionen (H3O+), so erhält man den pH-Wert:

pH = - lg c(H3O+) pH-Wert-Berechnung starker Säuren: Man geht bei starken Säuren von einer vollständigen Protolyse aus. Dann ergibt sich für den pH-Wert: pH = - lg c( ) +OH 3

Beispiel: HCl c = 0,01 mol/l pH= - lg (0,01) = 2

pH-Wert-Berechnung schwacher Säuren: Bei schwachen Säuren hat man einen schwachen Dissoziationsgrad. Näherung: c(HA) @ Ausgangskonzentration Außerdem gilt: c(H3O+) = c( A-)

Ks = )(

)(*)( 3

HAcAcOHc −+

= )(

)( 32

HAcOHc

c( ) = +OH 3 )(* HAcKs

pH = 21 × (pKs – lg c(HA))

Beispiel: Essigsäure pKs = 4,75 c = 0,01 mol/l

pH= 21× (4,75 – lg(0,01)) =

21× (6,75) @ 3,4

2.) pKs = - lg Ks Ks ist die Konstante der Gleichgewichtsreaktion eines Stoffes mit Wasser, bei der Protonen übertragen werden.

K = )(*)()(*)(

2

3

OHcHAcAcOHc −+

Konzentration des Wassers = konstant

Ks = )(

)(*)( 3

HAcAcOHc −+

3.) Pufferlösungen sind Stoffgemische, die bei Zugabe von Säure oder Lauge den pH-Wert nahezu konstant halten. Sie bestehen immer aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base. pH-Wert Berechnung eines Puffers Beispiel: Essigsäure/Acetat-Puffer pKs(Essigsäure) = 4,75 Konzentration en von HA und A- in der Lösung: c(HA) = c( ) = 0,1 mol/l −A

pH = pKs – lg()()(

−AccHAcc )

)()(

−AccHAcc =1

pH = 4,75 – lg 1 = 4,75 – 0 = 4,75

Fragen: 1) Welchen pH-Wert hat eine Essigsäure der Konzentration c = 0,005 mol/l? 2) Welchen pH-Wert hat eine HCl mit der Konzentration 3 mol/l? 3) Berechnen Sie den pH-Wert eines Essigsäure/Acetat-Puffers der Konzentration

c( = 0,001 mol/l und c( = 0,2 mol/l )3COOHCH )3COONaCH