Säure-Base-Chemie: Weshalb ist der alternative Ansatz bei der NH4+-Konzentration falsch?
Hallo zusammen, weshalb ist der alternative (gelbe) Ansatz dieser Berechnung falsch? Es kommt ein absurd hoher Wert heraus.
2 Antworten
Das richtige Ergebnis ist c(NH₄⁺)=0.085 mol/l, und ich glaube das bekommst Du in Deiner linken Rechnung auch heraus, nur daß Du etwas aggressiv rundest.
Die rechte Rechnung (in gelbbrauner Farbe) verstehe ich dagegen nicht. Sie beginnt mit der Zeile c(OH⁻)=√(Kb⋅c(A⁻)), und damit bin ich überfordert, weil wir erstens die OH⁻-Konzentration gerade eine Zeile darüber berechnet haben und weil zweitens die Formel komplett Gurke ist (was soll den c(A⁻) sein? Wir haben ja kein A⁻ in der Rechnung). Die Formel sieht irgendwie so aus als ob Du den pH-Wert eines Salzes wie Kaliumcyanid berechnen wolltest, aber so etwas haben wir ja nicht gegeben.
Jetzt wo Du es mir erklärt hast, sehe ich was Du versucht hast. Es war keine gute Idee.
Die schnelle Antwort ist: Du hast nicht separate Lösungen von NH₄Cl und NH₃, sondern eine Mischung davon. Daher sind Formeln, die etwas über den pH von reinen NH₄Cl- oder NH₃-Lösungen aussagen, für Dein Problem so hilfreich wie Impulserhaltung, Kepler-Gesetze oder Fourier-Transformationen, nämlich gar nicht.
Du tust nämlich so, als ob beim Mischen von NH₄⁺ und NH₃ einfach die in den Ausgangslösungen enthaltenen Ionen H₃O⁺ und OH⁻ miteinander unter Neutralisation reagieren würden, und die NH₄⁺ und NH₃ dabei nur zusehen. Das ist aber völlig falsch, wein das Konzentrationsverhältnis NH₃/NH₄⁺ selbst stark pH-abhängig ist; es hat den Zahlenwert Kₐ/c(H₃O⁺), wie man leicht aus dem Massenwirkungsgesetz sehen kann: Kₐ=c(NH₃)⋅c(H₃O⁺)/c(NH₄⁺).
Was also wirklich passiert, ist, daß sich ein Puffer ausbildet. Deine Lösung enthält 0.05 mol/l NH₃ und 0.085 mol/l NH₄⁺; außerdem hat sie c(OH⁻)=1.05⋅10⁻⁵ mol/l OH⁻ bzw. pH=9.02. Also haben 1.05⋅10⁻⁵ mol/l NH₃ mit dem Wasser zu NH₄⁺ und NH₃ reagiert. Das ist sehr wenig (0.02%), also wird c(NH₃)=0.05 mol/l davon nicht merklich beeinflußt. Es ist auch sehr viel weniger, als das NH₃ ohne anwesendes NH₄⁺ reagieren würde, nämlich 1.9%; das liegt natürlich daran, daß NH₄⁺ die Reaktion von NH₃ mit Wasser unterdrückt
Ahh, super. Vielen Dank für die Erklrärung.
Nähere Informationen zur Herleitung in meinem Kommentar zur ersten Antwort.
Hi, danke dir erstmal vielmals für deine Antwort. Ja, die linke Rechnung ist korrekt, wenn auch stark gerundet. Die rechte Rechnung ist wie folgt gedacht: Die obere Zeile berechnet die Konzentration an OH- -Ionen, die tatsächlich in der NH3-Lösung vorliegen. Die Formel gilt als Näherung für eine schwache Base, A- stellt die Base dar, in diesem Fall NH3.
Danach soll die Differenz zwischen der OH- - Konzentration in der Lösung und der maximal möglichen OH-Konzentration berechnet werden, bei der Mg(OH)2 ausfallen würde. Diese Differenz müsste ja durch Zugabe derselben Menge an H3O+ ausgeglichen werden. Die Menge an NH4+, das die notwendigen H3O+ bereitstellt, soll in der letzten Zeile durch Umstellen der Formel für schwache Säuren (gleiche Formel wie oben, nur Ks statt Kb) errechnet werden. Für mich macht der Weg auch Sinn, aber vielleicht denke ich hier auch falsch?