Frage von MrSaxxxobeat, 25

pH-Wert berechnen - schwache Säure mit starker Base?

Könnte mir jemand bei dem Bsp. im Anhang helfen? Ich bin mir nicht sicher, wie ich das Volumen miteinbeziehen soll

Als Erstes hab ich mir die Stoffmengen von der Mandelsäure (0,12mol) und der Natronlauge (0,0625mol) berechnet - und jetzt bin ich mir nicht sicher, ob ich n(NaOH) von der Mandelsäure abziehen soll und dann das Gesamtvolumen miteinbeziehen soll, also: 0,12-0,0625 = 0,0575mol/0,85mL (=0,6+0,25mL) = 0,0676mol und dann einfach in die Gleichung pH = pKs - log c(Säure) (Aber die Formel passt doch nicht, weil ja eine schwache Säure mit einer Base reagiert, oder?)

oder berechnet man das Ganze einfach mit der Hendersson-Hasselbach-Gleichung: pH = pKs - log c(Säure->0,12)/c(Base -> 0,0625) - aber da wäre das Gesamtvolumen nicht miteinbezogen...

Eine weitere Möglichkeit wäre auch noch, dass man die Stoffmengen nochmal durch das Gesamtvolumen teilt, also c(Mandelsäure) = 0,12/0,85 = 0,1412mol/L und c(NaOH) = 0,0625/0,85 = 0,0735mol/L und dann in die Hendersson-Hasselbach-Gleichung einsetzt.

Expertenantwort
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 10

Wir kübeln 60 ml 0.2 mol/l Mandelsäure und 25 ml 0.25 mol/l NaOH zu­sam­men. Jetzt müssen wir uns genau überlegen, was in der er­halte­nen Lösung drin ist.  Daß es 85 ml sind, sollte klar sein.

iIn der Mandelsäurelösung waren 60·0.2=12 mmol Säure drin, in der Natron­lauge 25·0.25=6.25 mmol NaOH. Naiv stöchio­metrisch gedacht (ohne Gleich­gewicht oder so) reagieren die zu 6.25 mmol Natrium­mandelat (oder wie auch immer das Zeug heißt), und 5.75 mmol Mandel­säure bleiben übrig.

(Dieser Schritt scheint Dir nicht ganz klar zu sein. 10 mmol Säure + 6 mmol NaOH sind absolut und immer dasselbe wie 4 mmol Säure + 6 mmol Salz.  Das ist eine Art Äquivalenz­trans­forma­tion, die man anwendet, damit man dann die kom­plizier­tere Gleich­gewichts­berech­nung mit einer stan­dardi­sier­ten Angabe ein­facher lösen kann)

Das ist also ein klassisches Puffersystem, in dem Säure und Salz in ver­gleich­baren Mengen vorliegen. Die Stoff­mengen durch das Volumen divi­die­ren ergibt die Stoff­mengen­konzentra­tio­nen (0.0676 und 0.0735 mol/l),und dann ins Massen­wirkungs­gesetz rein und das Zeug aus­nudeln gibt pH=3.89.

Wenn Du das mit der Henderson–Hasselbalch-Gleichung machst, dann kannst Du Dir die Division durch 85 ml auch ersparen und die Stoff­mengen direkt in den Quotienten ein­setzen (die Volumina kürzen sich sowieso raus). Die Gleichung ist zwar nur nähe­rungs­weise gültig, aber Du kriegst das­selbe Resultat 3.89 weil die Näherung hier aus­gezeich­net funk­tio­niert (der pKₐ der Mandel­säure ist 3.85).

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