Frage zur Säurekonstante
Hallo Zusammen,
ich lese mir gerade den Wikipedia-Artikel zur Säurekonstante durch, da wir gerade Gleichgewichtsreaktionen in Chemie haben.
Nur bei folgendem Abschnitt (unter der Überschrift Säure-Base-Reaktion) verstehe ich etwas nicht:
"Da die Konzentration von Wasser (c(H2O)) bei der Reaktion praktisch konstant bleibt, lässt sich c(H2O) in die Konstante K einbeziehen. Damit ergibt sich schließlich die Säurekonstante Ks mit der Einheit mol/l:"
Ich verstehe nicht wieso die Konzentration des Wassers bei der Protolyse einer Säure gleich bleiben soll. Schließlich wird das Wasser ja bei der Reaktion verbraucht (H2O + H+ ---> H3O+).
Kann mir das jemand erklären? Vielen Dank, mm201
4 Antworten
Das ist ein Kniff, um die ganze Sache berechenbar zu machen. Deswegen steht bei diesen Berechnungsformeln auch immer, dass sie nur für sehr verdünnte Lösungen gelten. Angewendet werden sie aber trotzdem. Den Fehler nimmt man in Kauf. Nur mal zur Veranschaulichung: 1 Liter Wasser sind 55,5 Mol Wasser. Wenn du jetzt darin 1 Mol Essigsäure löst, wären bei vollständiger Protolyse der Essigsäure von den 55,5 Mol Wasser genau ein Mol betroffen. Bliebe ein Rest von 54,5 Mol. In Prozent ausgerückt hättest du von der ursprunglichen Menge Wasser noch rund 98,2 % übrig.
Also es ist so, Du hast ja in einer Menge H2O nur einen Teil Säure- und Baseteilchen die miteinander reagieren/konjugieren/dissoziieren und einen Teil, der H2O bleibt oder durch Ausgleich von + und - wieder neutral wird. Die H3O+ und A- hast Du in dieser Gleichung ja extra gegeben, die sind ja separat. und weil sich eben dieser Anteil an H2O am Ende nich nenneswert ändert, muss man den nicht extra in die Rechnung miteinbeziehen ;)
Da ihr in der Schule ja mit Konzentrationen anstatt mit Aktivitäten rechnet gilt diese Näherung nur für kleine Konzentrationen genau.
Da M(H2O) =18 g/mol; und in ein Liter 1000g Wasser sind, gilt:
n= m/M -> also 55, 56 mol/L
reines Wasser hätte also eine Konzentration von 55,56 mol/L. Es ist nun relativ egal wenn ich nur noch 55,46mol/L Wasser habe, sobald z.B. 0,10mol/L Säure oder Base enthalten sind.
Die Änderung in der Molarität des Wasser ist so gering, dass der Fehler noch unter der Näherung von Konzentration statt Aktivität steht. Deswegen nimmt man Wasser mit 55,56mol/L als konstant an, um die Rechnung zu vereinfachen.
Die Stoffmenge an Wasser, die da "verbraucht" wird, ist so gering, dass sich die Stoffmengenkonzentration von Wasser kaum verändert. c(H2O) liegt bei rund 55,5 mol/l – selbst bei starken Säuren (pH-Wert 1) liegt c(H3O+) nur bei 0,1 mol/l (10^-1), bei pH 7 bei 0,0000001 mol/l (10^-7). Selbst bei einer Protolyse von neutral auf pH 1 würde sich c(H2O) also nur von 55,5 auf 55,4 mol/l ändern. Das kann man vernachlässigen.