Wie kann man den pH Wert berechnen (schwache Säure, starke Base)?
Folgende Aufgabe:
Berechne den ph-Wert von 30ml einer Benzoesäur (c=0,1 mol/l, pKa=4,22) mit a) 10ml NaOH b) 30ml NaOH c) 40ml NaOH
Die Konzentration von NaOH beträgt 0,1mol/l.
Wie soll man das rechnen. Habe es mit der "Gibbs Helmholtz Gleichung" versucht, jedoch ein sinnloses Ergebnis heraus bekommen. Vielleicht habe ich sie auch nur falsch verwendet. Bedanke mich bereits im Voraus für eine Antwort ;-)
3 Antworten
Das kann man meines Wissens nur iterativ lösen. Ich würde so vorgehen:
c(Ph-COO-) + c(OH-) = c(H+) + c(Na+)
für a) gilt in erster Näherung
AH -> A- + H+
(A- * H+)/AH = 6 * 10^-5
A-² = 6 * 10^-5 * 0,075 =
A- = 0,0021
mit
c(Na+) = 0,025 mol/l
c(H+) * c(OH-) = 10^-14 <=> c(H+) = 10^-14 / 0,025 = 4 * 10^-13
0,0021 + c(OH-) = 4 * 10^-13 + 0,025 = 0,025
pOH = -lg (0,0229) = 1,64 <=> pH = 14-1,64 = 12,36
damit korrigiert man dann die Konzentration von A- u.s.w.
Gibbs-Helmholtz bringt dich nicht weiter, das ist korrekt.
a) Henderson-Hasselbalch-Gleichung anwenden. Du erschaffst einen Puffer
b) Die Benzoesäure ist vollständig zu Benzoat umgesetzt. Hier berechnest du den pH-Wert dieser schwachen Base
c) Mit den ersten 30 ml hast du die Benzoesäure neutralisiert, nun haben wir einen Fall von starker Base. Das ist dann, als ob du einfach 10 ml der Natronlauge verdünnt hättest.
Hilft dir das schon weiter? Ich möchte dir nicht die vollständige Lösung verraten. Du darfst gerne etwas selbst darüber nachdenken. Ich helfe dir dann gerne heute Abend noch weiter, wenn du irgendwo hängen bleibst.
zu a) Du muss bedenken, dass die Säurekonzentration abnimmt, da diese ja wegreagiert
pH = 4,22 - log ( (0,1*30 - 0,1*10) / (0,1 * 10)) = ...
zu b) Aus der Benzoesäure wurde Benzoat. Da du das Volumen verdoppelt hast (30 ml Säure + 30 ml Base = 60 ml), hat sich die Konzentration halbiert. Berechne hier einfach den pH-Wert des Benzoats mit der Konzentration 0,05 mol/l.
pOH = 0,5*(pKb - log (c) ) = 0,5 * (9,78-log(0,05)) = 5,54
pH = 14 - pOH = 8,46
c) Hier gehst du davon aus, dass du in die 60 ml "neutrale" Lösung aus b) einfach noch 10 ml Natronlauge zugibst.
Anders rum gesagt: Du nimmst 10 ml der Natronlauge und kippst einfach 60 ml Wasser rein (Verdünnung der Base). Damit bekommst du eine neue, geringer Konzentrierte Natronlauge. Vorher hattest du 10 ml * 0,1 mol/l = 1 mmol NaOH auf 10 ml, nun hast du die gleichen 1 mmol NaOH auf 70 ml. c = 1/70 mol/l
pH = 14 - pOH = 14 + log(1/70) = 12,15
Vielen herzlichen Dank. Noch eine Frage zu b) Den pKb Wert von Benzoats, kann man den bzw. hast du den berechnet oder muss der gegeben sein. Zu c) Du gehst davon aus, dass die 60ml Lösung neutral ist. Ist das so richtig oder müsste man, wenn man es exakt rechnen würde den genauen pH-Wert irgendwie miteinbeziehen.
b) pKs + pKb = 14
Wenn du den einen Wert gegeben hast, kannst du den anderen problemlos berechnen.
c) Ich habe so spontan keine Idee, wie man das nun exakt rechnet. Aber meine Näherung müsste in Ordnung gehen. Wenn du dir mal eine Titrationskurve anschaust, dann ist am Äquivalenzpunkt auch ein großer pH-Sprung (siehe Bild unten). Der Verbrauch der zugesetzen Base an Neutralpunkt (pH = 7) und Äquivalenzpunkt ist mehr oder weniger gleich.
Titrationkurve:
http://www.u-helmich.de/che/Q1/inhaltsfeld-2-sb/9-Titrationskurven/SB-9-V1.html
Versuchs mal mit der Henderson-Hasselbach-Gleichung. Vielleicht klappts damit
Vielen Dank erstmal.
Zu a) Klar!! Ich meinte auch die Henderson-Hasselbalch-Gleichung. Hatte nur den Namen verwechselt.
pH = 4,22-log(0,1*30 / 0,1 *10)=3,74
Bei b und c wäre ich sehr froh, wenn du mir helfen könntest.