200 mg Milchsäure C3H6O3 in 100 ml Wasser lösen pKs= 3,86?
Berechne den pH Wert!
Wie gehe ich hier am besten vor?
Danke XD!
4 Antworten
Um den pH-Wert einer Lösung zu berechnen, müssen wir die Konzentration der Wasserstoffionen (H+) in der Lösung kennen. Die Konzentration der H+-Ionen kann mit der Formel pH = -log[H+] berechnet werden.
Für Milchsäure (C3H6O3) beträgt der pKs-Wert 3,86. Der pKs-Wert ist ein Maß für die Stärke einer Säure und gibt an, bei welchem pH-Wert die Säure zu gleichen Teilen dissoziiert und protoniert ist.
Da Milchsäure eine schwache Säure ist, können wir die Näherung machen, dass nur ein kleiner Teil der Milchsäure dissoziiert ist. Wir können also annehmen, dass die Konzentration der H+-Ionen in der Lösung gleich der Konzentration der dissoziierten Milchsäure ist.
Die Gleichgewichtskonstante für die Dissoziation von Milchsäure lautet:
Ka = [H+][C3H5O3-]/[C3H6O3]
Da wir die Konzentration von Milchsäure kennen (200 mg in 100 ml Wasser), können wir die Konzentration von C3H6O3 berechnen:
[C3H6O3] = m/V = 200 mg / 90,08 g/mol / 0,1 L = 0,222 mol/L
Da wir den pKs-Wert kennen, können wir Ka berechnen:
pKs = -log(Ka)
Ka = 10^(-pKs) = 10^(-3,86) = 1,4 * 10^(-4)
Da wir nun Ka kennen, können wir die Konzentration der H+-Ionen berechnen:
Ka = [H+][C3H5O3-]/[C3H6O3]
[H+] = Ka * [C3H6O3] / [C3H5O3-] = Ka * [C3H6O3] / ([C3H6O3] - [C3H5O3-])
Da nur ein kleiner Teil der Milchsäure dissoziiert ist, können wir annehmen, dass [C3H5O3-] vernachlässigbar klein im Vergleich zu [C3H6O3] ist.
[H+] ≈ Ka * [C3H6O3] / [C3H6O3] = Ka
[H+] ≈ 1,4 * 10^(-4)
pH ≈ -log[H+] ≈ -log(1,4 * 10^(-4)) ≈ 3,85
Der pH-Wert der Lösung beträgt also etwa 3,85.
Ich hoffe das hilft Ihnen weiter! Wenn Sie weitere Fragen haben oder etwas unklar ist, lassen Sie es mich bitte wissen.
Wenn Du es genau berechnen möchtest, stellst Du zuerst das MWG für die Reaktion mit Wasser auf.
Generell gilt: HA + H2O → H3O+ + A-
Der pKs Wert ist der negative dekadische Logarithmus des Ks Wertes, also wäre hier Ks 10 hoch -3,86
Das hilft aber nur ansatzweise, denn wir müssen die Veränderung vor und nach Protolyse anschauen:
Da hier Anionen und Oxonium in etwa gleicher Konzentration entstehen kann man verallgemeinert sagen, das am Ende gilt:
c(H3O+) ≈ c(A-) [Elektroneutralitätsgesetz - was vorher ungeladen war, ist es am Ende auch]
Damit lässt sich oben genanntes MWG erheblich vereinfachen.
Gleichzeitig beachte, wie die Anfangskonzentrationen sind ;o)
Nun rechne mal die Konzentrationen aus und setze ein :) Viel Erfolg
P.S.: Rein theoretisch muss hier nun auch noch die Autoprotolyse des Wassers berücksichtigt werden. Diese ist aber so gering, dass sie nicht ins Gewicht fällt!
Milchsäure hat die molare Masse M=90.078 g/mol und den pKₐ=3.86
Also sind m=0.2 g Milchsäure n=0.0022 mol, gelöst in 100 ml Wasser ergibt das c=0.022 mol/l, und der pH ist pH = ½ (pKₐ − lg(c) ) = 2.22. Die Formel ist natürlich nur eine Näherungsformel, und wenn man es mit einer besseren Formel rechnet, bekommt man pH=2.23, was for all intents and purposes gleich gut ist.
pH = 1/2(pKs - log(c))