WELCHE TEILCHEN liegen vor HILFE BITTEE
Welche Teilchen liegen in Salzsäure (0,1 mol/l), Essigsäure (0,1 mol/l) Natronlauge (0,1 mol/l) und Ammoniaklösung (0,1 mol/l) vor? Ordnen Sie die Teilchen der jeweiligen Lösung nach steigender Konzentration.
4 Antworten
Die Konzentration ist lediglich der negative dekadische Logarithmus also c = -lg(0.1).
Aber das hängt auch immer davon ab, wieviele Protonen die Säure abgeben kann, bzw. wieviele Protonen die Base aufnehmen kann - Salzsäure ( H2SO4) kann 2 Protonen abgeben und deswegen musst Du die Konzentration verdoppeln.
Na wie die Aufgabenstellung lautet - der Konzentration nach.
Du rechnest zunächst von allen die Konzentration aus - und dann sortierst Du in aufsteigender Reihenfolge.
die konzentration ist doch bei allem 0,1 mol
Moin,
Säuren sind Protonendonatoren (geben Protonen ab), Basen sind Protonenakzeptoren (nehmen Protonen auf). Nun gibt es aber Säuren, die ein starkes "Verlangen" danach haben, ihre Protonen abzugeben und solche, bei denen dieser "Drang" nicht so stark ist. Entsprechend kann man Säuren nach ihrer Säurestärke einteilen.
Das gleiche gilt auch für Basen und ihr "Bedürfnis", Protonen aufzunehmen.
Was nun deine vier Substanzen angeht, so kannst du festhalten, dass Salzsäure (HCl) eine starke Säure ist, während Essigsäure (CH3-COOH) nur eine mäßig starke (manche sagen auch "schwache") Säure ist. Natriumhydroxid (NaOH) ist eine starke Base, Ammoniak (NH3) nur eine schwache.
Warum ist das wichtig? Nun, starke Säuren geben zu 100% ihre Protonen in wässrigen Lösungen an Wassermoleküle ab. Das heißt, sie dissoziieren im Wasser vollständig. Somit kannst du sagen, dass jedesmal wenn ein HCl-Molekül auf ein Wassermolekül trifft, das Säuremolekül an das Wassermolekül sein Proton abgibt:
HCl + H2O ---> H3O+ + Cl-
Daraus kannst du nun wieder schließen, welche Teilchen in deinem Reaktionsgemisch im Falle der Salzsäure vorliegen, nämlich Cl-, H3O+ und H2O.
Was nun den pH-Wert angeht, auch ihn kannst du leicht berechnen, wenn du die Konzentration der Säure kennst. Und das tust du, denn die Salzsäure hat gemäß deiner Angaben eine Konzentration von 0,1 mol/L. Wie du sicherlich weißt, ist der pH-Wert als negativer dekadischer Logarithmus der Oxoniumionenkonzentration (also der Konzentration von H3O+-Ionen) definiert. Nun, im Falle der Salzsäure weißt du jetzt auch, dass jedesmal, wenn ein HCl-Molekül ein Wassermolekül trifft, ein Moleküle H3O+ gebildet wird. Daher entspricht die Konzentration der Säure auch der Konzentration an H3O+-Molekülen. Logisch? - Logisch! Also musst du nur den negativen dekadischen Logarithmus von 0,1 ermitteln:
-lg(0,1) = -lg(10^-1) = 1
Demnach beträgt der pH-Wert einer 0,1-molaren HCl-Lösung 1.
Wenn du das gleiche für Essigsäure machen willst, stößt du auf ein Problem. Essigsäure ist nämlich eine nur mäßig starke Säure, das heißt, ihr Bestreben ein Proton an Wasser abzugeben ist nicht besonders groß. Wenn also ein Essigsäure-Molekül auf ein Wassermolekül trifft, kommt es nicht immer zu einer Übergabe des Protons. Andererseits kann es durchaus auch passieren, dass es zu einer Rückübertragung kommt. Das heißt, selbst wenn ein Säure-Molekül ein Proton auf ein Wassermolekül überträgt, kann das gebildete Oxonium-Ion (H3O+) beim nächsten Zusammenstoß mit einem Acetat-Ion (CH3-COO-) das Proton wieder zurück geben und so das Essigsäure-Molekül (CH3-COOH) zurück bilden.
CH3-COOH + H2O ---> CH3-COO- + H3O+, aber auch
CH3-COO- + H3O+ ---> CH3-COOH + H2O
Fazit: Es liegen in einer Essigsäurelösung längst nicht alle Säure-Moleküle dissoziiert vor. Damit kannst du schon einmal angeben, welche Teilchen in der Lösung herumschwimmen, nämlich: H2O, CH3-COOH, CH3-COO- und H3O+. Ich erspare dir (und mir) jetzt mal die Herleitung der Berechnungsformel über das Massenwirkungsgesetz und teile dir lieber gleich die Formel mit, mit deren Hilfe du den pH-Wert von schwachen Säuren berechnen kannst. Die Formel lautet:
pH = ½ (pKs - lg(c Säure))
Um den pH-Wert zu berechnen, brauchst du also die Säurestärke (den pKs-Wert) deiner schwachen Säure (der steht in diversen Listen und lautet im Falle der Essigsäure 4,75) und die Konzentration der Säure (in deiner Aufgabe also 0,1 mol/L).
pH = ½ (4,75 - lg (0,1)) = ½ (4,75 - (-1)) = ½ (4,75 + 1) = ½ (5,75) = 2,875
Der pH-Wert einer 0,1-molaren Essigsäurelösung beträgt also etwa 2,9.
Was für die Säuren gilt, gilt analog auch für die Basen. Natriumhydroxid (NaOH) ist eine sehr starke Base. Sie dissoziiert in Wasser vollständig, das heißt, die Konzentration der Hydroxid-Ionen (OH-) entspricht hier der Konzentration des Natriumhydroxids, also 0,1 mol/L. In deiner Lösung schwirren also folgende Teilchen herum: H2O, OH- und Na+.
NaOH + H2O ---> Na+ + OH-
Beim Berechnen des pH-Wertes musst du bedenken, dass du die Konzentration der Hydroxid-Ionen (OH-) kennst, aber nicht die der Oxonium-Ionen (H3O+). Aber glücklicherweise gibt es folgenden Zusammenhang: pH + pOH = 14.
Damit kannst du nun den pH-Wert berechnen:
pOH = -lg(0,1) = -lg(10^-1) = 1
pH + pOH = 14
pH = 14 - pOH = 14 - 1 = 13.
Der pH-Wert einer 0,1-molaren Natronlauge beträgt 13.
Ammoniak (NH3) ist nur eine schwache Base. Ammoniak-Moleküle reagieren mit Wassermolekülen so, dass sie manchmal vom Wassermolekül ein Proton übernehmen. Umgekehrt geben gebildete Ammonium-Ionen (NH4+) ihr aufgenommenes Proton auch relativ leicht wieder an Hydroxid-Ionen (OH-) ab.
NH3 + H2O ---> NH4+ + OH-, aber auch
NH4+ + OH- ---> NH3 + H2O.
Demnach gibt es folgende Teilchen in deiner Lösung: NH3, NH4+, H2O, OH-.
Die Berechnung des pH-Wertes sieht folgendermaßen aus:
pOH = ½ (pKB - lg(c NH3))
Lustigerweise ist die Basenstärke (pKB) betragsmäßig zufällig genau so groß, wie es die Säurestärke (pKs) der Essigsäure ist, nämlich 4,75. Demnach ergibt sich
pOH = ½ (4,75 - lg(0,1)) = 2,875
pH = 14 - 2,9 = 11,1
Der pH-Wert einer 0,1-molaren Ammoniaklösung beträgt 11,1.
Bleibt nur noch die Ordnung nach aufsteigendem pH-Wert und die lautet
Salzsäure (pH 1), Essigsäure (pH 2,9), Ammoniakwasser (pH 11,1) und Natronlauge (pH 13).
Alles klar?
LG von der Waterkant.
Bei allem Respekt vor der Fleißarbeit von DedeM, dessen Kompetenz ich durchaus schätze, aber... der pH-Wert einer Salzsäure c(HCl)=0,1 mol/L ist sicher nicht 1, denn bei einer solchen Konzentration muss schon der Aktivitätskoeffizient berücksichtigt werden und der dürfte um einiges niedriger als 1 liegen. Nach http://homepages.fh-friedberg.de/hoeppe/TabellenPC/HIKAktivitaetskoeffizientenElektrolyteES_EG.pdf sind es 0,796. Der pH-Wert berechnet sich demnach überschlagsmäßig - die Dichte wurde nicht berücksichtigt- zu 1,1.
Eine schöne Übersicht zum Thema pH-Wert-Berechnung. Welchen pH-Wert hat eigentlich eine Salzsäure mit c=10^-8 mol/l? :-)
Du musst dir zunächst überlegen, ob es eine Säure oder eine Base ist. Je nachdem überwiegt die Konzentration an H+ oder OH-. Dann musst du noch beachten, ob es eine starke oder schwache Säure/Base ist. Also liegt z. B. vollständige Dissoziation vor od. ist in Lösung noch hauptsächlich das "ursprüngliche" Molekül der Säure/Base vorhanden.
verstehe also ist ya dann die konzentration von essigsäure ud ammoniak größer all die der salzsäure und natronlauge oder?
Man soll ja eigentlich die Hausaufgaben allein machen; nur ... als pensionierter Chemielehrer kann ich bei guten Fragen einfach nicht widerstehen.
Also: Salzsäure c(HCl)=0,1 mol/L: Hydroxid-Ionen < Hydronium-Ionen = hydratisierte Chlorid-Ionen < Wassermoleküle;
Essigsäure c(CH3CCOH)=0,1 mol/L: Hydroxid-Ionen < Hydronium-Ionen = hydratisierte Acetat-Ionen < Essigsäure-Molküle < Wassermoleküle;
Natronlauge, c(NaOH) = 0,1 mol/L: Hydronium-Ionen < Natrium-Ionen = Hydroxid-Ionen < Wassermoleküle;
Ammoniaklösung c(NH4+) = 0,1 mol/L: Hydronium-Ionen < hdratisierte Ammonium-Ionen = Hydroxid-Ionen (im Gegensatz zur Essigsäure existieren bei Raumtemperatur keine undissoziierten Ammoniumhydroxidmoleküle) < Wassermoleküle.
Die Frage ist jetzt schon etwas länger her, aber ich hoffe sie können mir trotzdem helfen. Warum ist die Konzentration der choridionen geringer als die der Wassermoleküle?
H2SO4 ist Schwefelsäure, nicht Salzsäure (=HCl).