Pufferlösung pH berechnen
Hallo zusammen!
Wenn ich beispielsweise einen Acetat-Puffer mit pH 4,75 (pKs HAc) herstellen möchte, könnte ich ja zu einem Liter 0,1m Essigsäure ebenfalls 0,1m Acetat hinzugeben.
Nach Hendelsson-Hasselbach ist für den Fall c(HAc)/c(Ac-) =1 der pH Wert der Lösung gleich dem pKs-Wert der Säure.
So steht es ja in vielen Lehrbüchern, aber ist dies nicht ungenau gerechnet?
Müsste man nicht auch das von der Essigsäure durch dissoziation gebildete Acetat berücksichtigen? Also erst ausrechnen, wieviel Ac- die Essigsäure abgespalten hat und dies dann mit den anderen Konzentrationen verrechnen?
Ich freue mich auf eure Antworten! LG, mm201
2 Antworten
So steht es ja in vielen Lehrbüchern, aber ist dies nicht ungenau gerechnet?
So ist es. Die HH-Gleichung ist eine Näherungslösung. Deswegen sollte sie bei pKs-Werten kleiner 4 besser nicht angewandt werden
Im Prinzip ja, aber das ist völlig vernachlässigbar. Du hast ja Lösungen, die 0.1 mol/l an Säure und Salz enthalten, aber daraus bilden sich nur 10**(-4.75)=.000018 mol/l Hydronium-Ionen, oder anders gesagt, der Anteil an Salz- oder Säureteilchen, die eine Reaktion eingehen, liegt bei weniger als einem Fünftausendstel.
Wenn man es richtig rechnet, also mit allen Gleichgewichten und so, dann kriegt man heraus: Essigsäure 0.099982 mol/l, Acetat 0.100018 mol/l, Hydronium 0.000018 mol/l. Oder, anders gesagt, man ist gänzlich im grünen Bereich.
In andern Fällen muß das nicht so sein.
Das drastische Beispiel ist der Puffer zwischen Hydrogenphosphat und Phosphat (Na₂HPO₄ und Na₃PO₄, jeweils 0.1 mol/l). In dem Fall haben wir aber das Problem, daß der relavante pK₃-Wert bei 12.3 liegt und wir daher naiv einen pH-Wert von 12.3 erwarten würden. Das entspräche aber einer Hydroxid-Konzentration von 0.02 mol/l. DDie müssen aber von irgendwoher kommen, und dazu müssen ca. 1/5 der vorhandenen Phosphat-Ionen hydrolysieren. Danach ist der Puffer natürlich nicht mehr symmetrisch. ;-)
Wenn man die Rechnung (mit allen drei Dissoziationsstufen) mach, dann bekommt man für diese nur scheinbar einfach Lösung heraus: Phosphorsäure ca. 10**(-15.9), Dihydrogenphosphat ca. 10**(-5.9), Hydrogenphosphat 0.115307 mol/l und Phosphat 0.084691 mol/l. Nur 42% des Phosphors liegen als tertiäres Phosphat vor, und der pH beträgt 12.184979.
Für diese Rechnung hatte ich die pK-Werte 2.148, 7.198, 12.319 von Wikipedia genommen, und der größte Restfehler bei der Konvergenz betrug 10**(-10) mol/l.
(Bei einem 0.01-molaren Puffer zwischen Phosphat und Hydrogenphosphat wird das noch viel heftiger, da kriegt man einen pH von 11.756, und 79% des Phosphors liegen als Hydrogenphosphat vor, also keine Spur von „symmetrisch“).