Gleichgewichtskonstante < 1 (Salpetersäure)?

2 Antworten

Ja, es stimmt, daß der Kₐ-Wert für starke Säuren größer als 1 ist, und der pKₐ-Wert daher negativ weil pKₐ=−lg(Kₐ). Für die Salpetersäure ist, wenn ich dem Internet glauben kann, Kₐ≈20 mol/l und daher pKₐ=−1.3

Für die Dissoziation heißt das: Eine 0.5 mol/l Lösung von HNO₃ ist weitgehend dis­sozi­iert. Du kannst das anhand des MWG nachrechnen: c(H₃O⁺)=c(NO₃⁻)=0.488 mol/l, und nur 2% der Salpetersäuremoleküle liegen in Wasser als HNO₃ vor. Der pH=0.31.

Für den pH-Wert ist es weitgehend egal, ob die Säure zu 98% dissoziiert, oder zu 99.999995% (wie HCl, pKₐ≈−7, pH=0.30). Daher lassen sich solche negativen pKₐ-Werte auch nicht gut bestimmen.

Das kannst Du leicht selber ausrechnen, wenn Du eine Säure der Konzentration c₀ gegeben hast und annimmst, daß x=c(H₃O⁺)=c(NO₃⁻) dissoziiert. Dann gilt natürlich

Kₐ = x²/(c₀−x)

Und das kannst Du nach x auflösen oder aus bekanntem bzw. angenommenen x das Kₐ bestimmen.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

Vielen Dank! :)

0
@Berkovicol

Ist auf jeden Fall klarer geworden. Kann sein, dass ich gerade zu kompliziert denke, aber was wäre denn der X Wert im Nenner? Und nach X auflösen würde ja schwer klappen, da wir dann zwei unbekannte Variablen haben, nämlich Ka und x. Die X Werte im Zähler sind die Ausgangskonzentrationen, richtig ? Da Co=H3O+=No3-

0
@Berkovicol

Also für das Salpetersäurebeispiel: c₀=0.5 mol/l und Kₐ=20 mol/l (aus dem Internet). Wenn pro Liter x mol HNO₃ dissoziieren,

HNO₃ + H₂O   ⟶   H₃O⁺ + NO₃⁻

dann entstehen x mol/l Oxonium- und Nitratmoleküle, und es bleiben c₀−x Salpeter­säure­moleküle übrig.

Kₐ = c(H₃O⁺) · c(NO₃⁻) / c(HNO₃) = x² / (c₀−x)

x² + Kₐ·x − c₀·Kₐ = 0

x = −½Kₐ + √(¼Kₐ² + c₀·Kₐ) = 0.488 mol/l

Also sind von den 0.500 mol/l HNO₃-Molekülen 0.488 mol/l dissoziiert und nur 0.012 mol/l erhalten.

Du kannst in diese Formel jetzt auch verschiedene Kₐ-Werte einsetzen, um heraus­zufin­den, wie der pH vom Kₐ abhängt (nicht zu schwache Säuren ver­wen­den, sonst läufst Du in in Problem mit der Autoprotolyse des Wassers — bei pKₐ unterhalb von 11 muß das in die Formel miteingerechnet werden, bei sehr geringen Kon­zen­tra­tio­nen auch früher).

Dabei wirst D sehen: für pKₐ<−1 ist der pH=−lg(c₀) und hängt nicht von pKₐ ab, für pKₐ>1 steigt der pH mit dem pKₐ langsam an (ungefähr eine pH-Einheit für zwei Einheiten im pKₐ, bei gleicher Konzentration). Für sehr schwache Säuren oder sehr eringe Konzentrationen muß der pH gegen 7 streben, aber das kann die Formel nicht wiedergeben.

1
@indiachinacook

Danke für deine Mühe! jetzt habe ich es aber wirklich verstanden! :)

0

Du wirfst da etwas durcheinander.

Erstens ist nicht der Ks-Wert für starke Säuren gleich/oder kleiner als 1 sondern der pKs Wert, welcher -lg Ks ist.

Wenn du den Ks Wert als Ks=[H3O+][NO3-]/[HNO3] berechnen möchtest, kannst du keine vollständige Dissoziation annehmen. Wie wir ja alle wissen passieren schlimme Dinge, wenn jemand durch null teilt :)

Hey, danke für die Antwort. Ich bin gerade irgendwie durcheinander, sry :). Die Gleichgewichtskonstante ist doch größer als 1, wenn das Gleichgewicht auf der Produktseite liegt, was bei den starken Säuren der Fall ist. Dass der pKs Wert dann kleiner ist als 0, war mir eigentlich klar. Warum kann man bei Ks=[H3O+][NO3-]/[HNO3] keine vollständige dissoziation annehmen? Welche Formel muss ich sonst nehmen?

0

Wenn die Säure vollständig dissoziiert ist, ist [HNO3]=0, durch null darfst du nicht teilen. Eine andere Formel gibt es dazu nicht.

Die vollständige Dissoziation ist auch nur eine Annahme, also nicht als Tatsache zu verstehen. Besser wäre daher der Ausdruck der „nahezu vollständigen Dissoziation“.

0

Ich habe mir gerade deine Antwort noch mal durchgelesen. Das passte soweit schon, habe sie nur falsch verstanden.

1

Was möchtest Du wissen?