Gleichgewichtskonzentration HCO3-?
Ich muss zweimal die Gleichgewichtskonzentration von HCO3- berechnen mit zwei verschiedenen pH-Werten.
Angaben zur 1. Rechnung:
pKs = 6,37
c(CO3) = 11,5 Mikromol/l
pH = 8,18
Angaben zur 2. Rechnung
pKs = 6,37
c(CO3) = 16,5 Mikromol/l
pH = 8,07
2 Antworten
Henderson-Hasselbalch-Gleichung: pH= pKs + log [CO₃²⁻]/[HCO₃⁻]
Es bildet sich ja ein Puffer aus Hydrogencarbonat und Carbonat. Bei den leicht basischen pH-Werten der Aufgaben spielt H₂CO₃ keine Rolle.
Die Gleichung kannst du dann umstellen:
c(CO₃²⁻) ist gegeben, pH ist gegeben, bleibt nur eine Unbekannte (c(HCO₃⁻)
Aus der H-H-Gleichung:
pH - pKs = log [CO₃²⁻]/[HCO₃⁻]
Also bei 1:
8,18 - 6,37 = log 11,5 µmol · l⁻¹/[HCO₃⁻]
1,81 = log 11,5 µmol · l⁻¹/[HCO₃⁻] | 10^x
10^1,81 = 11,5 µmol· l⁻¹/[HCO₃⁻]
[HCO₃⁻] = 11,5 µmol/10^1,81
Die Konzentration von HCO₃⁻ beträbt also etwa ein Siebzigstel derjenigen von Carbonat.
Soweit ich weiß ist der pKs von Kohlensäure 3,6 (berechnet, da experimentell nicht zugänglich).
pKs = 6,37 beschreibt die erste Dissoziationsstufe!
Die zweite liegt bei 10,3 was jedem klar sein sollte, der schon mal festgestellt hat, wie alkalisch Soda reagiert.
Die Verwirrung, ob 3,6 oder 6,37, ist in Wikipedia gut beschrieben. Beide beschreiben die erste Stufe, beruhen aber auf unterschiedlichen Reaktionsgleichungen dafür. Einmal ausgehend von H2CO3 und einmal von CO2.
Bekanntlich dissoziiert Kohlensäure in zwei Stufen erst zu HCO3- und dann zu CO3--
Zu zwei Dissoziationsstufen gehören aber auch zwei pKs-Werte - Du musst Dich also zuallererst fragen, welche Dissoziation durch den angegebenen pKs-Wert beschrieben wird. Spätestens hier solltest Du Wikipedia zu Rate ziehen, da ist das gut beschrieben.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlens%C3%A4ure
Du kannst aus dem Diagramm dort auch ablesen, dass bei pH-Werten um die 8,1 die gesamte Masse aus (CO2, H2CO3, HCO3-, CO3--) sich wie folgt verteilt:
98 % liegen als HCO3- vor
1 % als CO3--
1 % als (CO2 und H2CO3)
Wenn man die Summe (CO2 und H2CO3) weiter aufteilt, liegt diese unabhängig vom pH-Wert bei etwa 99,9% CO2 und 0,1% H2CO3.
Eine Rechnung scheitert daran, dass die Angabe "c(CO3) = 11,5 Mikromol/l" einen (Tipp-?)Fehler enthält, es gibt kein CO3. Was also ist gemeint?
Ja, ich meinte c(CO2). Mir bereits klar, dass in der Aufgabe die erste Dissoziationsstufe gemeint war, also hab ich nur den pKs1-Wert angegeben.
Danke für deine Antwort 😉
> ich meinte c(CO2)
Dann stelle die Reaktionsgleichung auf, daraus dann die Gleichung für die Definition des pKs-Wertes, und löse diese auf nach c(HCO3-)
Sollte um die 0,5 mmol/l ergeben.
Ich dachte auch an Deinen Lösungsvorschlag.
Es ist aber pKs(Kohlensäure) = 6,37 und nicht pKs(Hydrogencarbonation) = 10,4 gegeben.