Frage von Hallab616464, 46

Wie berechne ich die Säurekonstante Ks?

Also, man hat ja die Formel Ks= [X-] * [H30+] / [HX]. Nun habe ich folgende Aufgabe: Berechne Ks einer Säure HX mit einmal 90% und einmal 10% Protolyse. Mein Problem ist jetzt, dass ich keine Ahnung habe wie ich auf die Konzentration von X- kommen kann... Ich hoffe mir kann wer helfen Danke

Antwort
von PeterJohann, 25

Ausgangskonzentration HX= 0.1 mol/l

Protolyse: HX + H2O <-> X- + H3O+

90% Protolyse heißt dass 90% des HX die obige Reaktion erfährt:

Von 0.1mol HX bleiben 10% übrig also 0.01mol

90% von 0.1 mol reagiert zu X- & H3O+ (gleiche Konzentration), also zu je 0.09 mol X- & H3O+; jeweilsd auf einen Liter bezogen.

Ks = 0.09 x 0.09/ 0.01

Bei 10% Protolyse dieselbe Rechnung >>> Ks= 0.01x 0.01/ 0.09

Kommentar von Hallab616464 ,

Danke :) das hab ich gesucht. Wenn ich jetzt zum Beispiel Salzsäure hätte, welche ja zu 100% protolysiert, dann hätte ich ja als Konzentration von HCL 0mol pro Liter.. Das ergibt ja überhaupt keinen Sinn... da dann ja automatisch 0 für Ks rauskommen würde..

Kommentar von PeterJohann ,

Das macht dann Sinn, wenn man bedenkt für was Ks steht. Nämlich für eine Stoffkonstante, die aus dem Massenwirkungsgesetz  abgeleitet wird und den Protolysegrad eines Stoffes in Wasser beschreibt. Das bezieht sich  auf Gleichgewichtsreaktionen. Wenn kein Gleichgewicht vorliegt, weil die Reaktion vollständig in eine Richtung geht, gilt natürlich auch das Massenwirkungsgesetz nicht.

Andererseits müsstest Du herausfinden ob es überhaupt eine vollständige Protolyse gibt....

Kommentar von PeterJohann ,

Oops- den Chef wollte ich nicht am Telefon warten lassen :)

Gemeinerweise gibt es eben immer eine, wenn auch manchmal extrem geringe, Rückreaktion. Dein Beispiel HCl dissoziiert eben nicht zu 100% sondern nur zu 99.99999% und darum erhält man einen pKs von -6 (bei der noch stärkeren Perchlorsäure könntest Du noch 4 Neunen an den Protolysegrad dranhängen).

Bestimmen lässt sich so was allerdings nur mit spektroskopischen Methoden, weil der Anteil an undissoziierter Säure eben so klein ist. 

Aus demselben Grund kann man bei starken Säuren für den pH einfachen den -log der Ausgangskonzentration nehmen, weil die Differenz zur Realität dann keine Rolle mehr spielt. 


Expertenantwort
von vach77, Community-Experte für Chemie, 19

Der Zusammenhang zwischen Protolysegrad und Ks-Wert ist der folgende:

Protolysegrad α:
α = Konzentration der protolysierten Teilchen : C (Konzentration der gelösten Säureteilchen vor der Protonenübertragung)

Für eine Säure ist dann:
HA + H₂O --> H₃O⁺ + A⁻                       α = c(A⁻)/C


Für schwache Säuren ist auch

α = Wurzel aus [Ks : C(S)]

Den Ks-Wert erhältst Du also aus dem Protolysegrad, den Du für 10 % noch berechnen musst.

90 % Protolyse bedeutet starke Säure, und dafür gilt die Beziehung oben nicht (s. auch Deine Zusatzfrage bei PeterJohann)!


Kommentar von Hallab616464 ,

Bei starken Säuren kann ich doch direkt den pH Wert durch -log(c(Säure)) berechnen oder?

Kommentar von vach77 ,

Ja, so macht man das; aber Dir geht es doch um die Bestimmung der Säurekonstante.

Die Bestimmung von Ks bzw. pKs sehr starker Säuren ist etwas komplizierter.

Man bestimmt die Gleichgewichtskonstanten von Säuren in nichtwässrigen Lösungen und überträgt diese näherungsweise auf das Lösungsmittel Wasser.


Expertenantwort
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 9

Wenn ich das richtig verstehe, dann hast Du c₀=0.1 mol/l Säure, die ent­weder zu 10% oder zu 90% dissoziiert. Und daraus sollst Du zwei Säure­konstanten ausrechnen.

Kₐ = c(H₃O⁺)·c(A⁻) / c(HA)

Wenn Dein Dissoziationsgrad α ist, dann bedeutet das, daß von der ur­sprüng­lich vor­hande­nen Säure (c₀=0.1 mol/l) ein gewisser Anteil dissoziiert. Jedes dissoziierte Molekül HA liefert genau ein A⁻ und ein H₃O⁺ (letzteres würde für eine sehr schwache Säure nicht stimmen, weil die Auto­protolyse des Wassers auch einen Beitrag zum H₃O⁺ liefert).

Also ist c(H₃O⁺)=c(A⁻)=αc₀. Der Rest an Säure bleibt undissoziiert, also c(HA)=c₀−αc₀. Folglich sieht der Gleichgewichtsausdruck jetzt so aus:

Kₐ = α²c₀ / (1−α)

Da brauchst Du jetzt nur noch einzusetzen und bekommst 1.1·10⁻³ bzw. 8.1·10⁻¹ als Säurekonstanten heraus.

Antwort
von Hallab616464, 25

Achso, die Konzentration der Säure beträgt 0,1mol pro l

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