Frage von hypolithus, 28

Wer kann mir bei dieser Rechenaufgabe (Säure & Basen) helfen?

Es geht um die Stärke von Säuren und Basen. Folgende Aufgabe:

NH3 + H2O <-> NH4^+ + OH-

Kb ( Basenkonstante) : (NH4+) * (OH-)/ (NH3) = 1,8* 10^-5 ; pKb = 4,8

Ich verstehe nicht, wie man auf 1,8* 10^-5 und von 1,8* 10^-5 auf 4,8 kommt. Wie gehen die Rechenschritte?

Danke im Voraus!

Antwort
von WeicheBirne, 12

Die Gleichgewichtskonstante Kb = 1,8* 10^-5 mol/l läßt sich nicht so ohne weiteres theoretisch berechnen. Für eine theoretische Berechnung bräuchtest Du vermutlich ziemlich gute quantenmechanische Kenntnisse über die beteiligten Teilchen und ihre Wechselwirkungen mit Wasser.

pKb ist einfach der negative dekadische Logarithmus der Gleichgewichtskonstante Kb

pKb = - lg (Kb)

umgekehrt ist also

10^(-pKb) = Kb


In der Praxis rechnet keiner die Gleichgewichtskonstante direkt aus. Man mißt zunächst einmal den pH-Wert der Lösung und rechnet darüber zuerst den pKb aus.

Dazu mußt Du wissen, daß

pH + pOH = 14

oder

pH - 14 = pOH


Den pKb kannst Du dann nach folgender Formel ausrechnen

pKb = pOH - lg ( (NH4+) / (NH3) )

Die Konzentrationen (NH4+) und  (NH3) kennst Du zwar zunächst mal nicht, aber bei solchen Messungen kennst Du die Gesamtkonzentration des Ammoniaks  (NH3)ges

(NH3)ges =  (NH4+) +  (NH3)

(NH3)ges -  (NH4+) = (NH3)


Wenn Du das für (NH3) einsetzt hast Du

pKb = pOH - lg ( (NH4+) / ( (NH3)ges -  (NH4+) ) )



Den Wert für (NH4+) bekommst Du über die Betrachtung der Reaktionsgleichung

NH3 + H2O <-> NH4^+ + OH-

Für jedes NH4^+ wird auch ein OH- gebildet. Bei genügend hohen Konzentrationen  (NH3)ges sind fast alle OH- Ionen so entstanden. Das bißchen OH- aus der Autodissoziation des Wassers kannst Du dann vernachlässigen. Damit gilt also

(NH4+) ≈ (OH-)


Den Wert für (OH-) kennst Du aber schon. Es gilt nämlich

10^(- pOH) = (OH-)


Also hast Du jetzt als Formel

pKb = pOH - lg ( 10^(- pOH) / ( (NH3)ges -  10^(- pOH) ) )


Die Gleichgewichtskonstante kannst Du dann wie oben erwähnt aus dem pKb ausrechnen. Die Gleichgewichtskonstante hat übrigens eine Einheit, nämlich mol / l.

Expertenantwort
von vach77, Community-Experte für Chemie, 4

Die Konstante Kb wird Basenkonstante genannt und charakterisiert die Stärke einer Base. Kb wird experimentell ermittelt und muss bei einer Rechnung vorgegeben sein.
Rechnerisch verwendet man meist den pKb-Wert. Dabei ist pKb = -lg Kb.

Nun zu Deinem Problem:
Es ist tatsächlich in Deinem Rechenbeispiel der wissenschaftliche Wert    pKb = 4,8.

Dann ist Kb = 10^(-4,8) = 1,58·10^(-5).
Zum pKb-Wert kommst Du dann wieder durch

pKb = -lg Kb = - lg 1,58·10^(-5) = 4,8

Der vorgegebene Wert für Kb in Deiner Aufgabe stimmt nicht mit dem erechneten pKb-Wert überein.

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