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Konzentration anhand pH-Wert ausrechnen

Frage: Konzentration anhand pH-Wert ausrechnen
(4 Antworten)


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Aufgabe ist:
Ein pH-Meter zeigt: pH=2.
Wie konzentriert ist die Salzsäure-Lösung?

(Bitte mit Erklärung und Schrittweise)
Frage von effma16 | am 22.09.2012 - 10:28


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Antwort von Prometheus700 | 22.09.2012 - 11:10
Der pH-Wert ist im Prinzip nur ein Konzentrationsmaß.
Man könnte stattdessen sagen, "die Säure ist 10%ig oder hat eine Konzentration von 0,01 mol pro Liter.
Um aber auch übersichtlich(und für alle Säuren einheitlich!) niedrige Säurekonzentrationen wie 10^-6 darstellen zu können, bedient man sich der Logarithmierung, d.h.
die -6 des Exponenten wird in eine normale Zahl umgewandelt.
Da wir im 10er-System rechnen, kommt der dekadische Logarithmus (log) zur Anwendung.

Beträgt die Säurekonzentration 0,01 mol/Liter resultiert durch Logarithmierung von 10^-2, log 10^-2=-2
Um positive Zahlen zu erhalten, wird mit -1 multipliziert.

Das wäre dann der pH-Wert --> -logc (H3O+), in diesem Fall 2, wie in deinem Beispiel.

Wenn du delogarithmierst und mit -1 multiplizierst, erhälst du aus dem pH-Wert die Konzentration. :)

OK?


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Antwort von effma16 | 22.09.2012 - 11:27
Theoretisch hab ich`s ja verstanden, aber kannst du mir das bitte mit meinem Beispiel vorrechnen? (würde es dann vielleicht noch besser verstehen) ;)
Außerdem habe ich noch ein anderes Beispiel:
Ein pH-Meter zeigt: pH=11. Wie konzentriert ist die Kalilauge-Lösung?
--> wie geht dann diese Aufgabe?

Schon mal vielen, lieben Dank!


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Antwort von Prometheus700 | 22.09.2012 - 12:25
Ich habe deine Frage bereits in eine Beispielantwort gepackt... :)

Der pH-Wert ist eine vereinfachte Darstellung der Säurekonzentration.
Die Säurekonzentration wird in Mol/Liter angegeben, d.h. 6,023 + 10^23 Säureteilchen pro Liter. OK?

Hochgereinigtes Wasser hat einen pH-Wert von 7.

Das bedeutet, dass neutrales Wasser durch Eigenprotolyse in H+ - Ionen und OH- Ionen eine Konzentration von jeweils 10^-7
H+-Ionen(Säureteilchen) und genauso viele OH- Ionen enthält.
Also jedes 10millionste Wassermolekül dissoziiert in H+ und OH- . KLar?

Zahlen wie 0,0000001 sind unpraktisch darzustellen, deswegen überführt man sie in die Exponentenform 10^-7 und überführt den Exponenten durch Logarithmieren in eine normale, wenn auch negative Zahl:

log 10^-7 = -7, mit minus 1 multipliziert dann +7, was dem pH-Wert entsprechen würde.

Mathematisch: -log( Säurekonzentration des neutralen Wassers--> 10^-7 MOL Protonen pro Liter) = 7
Der pH des Wassers ist also 7.

Da das Wasser aber in H+ UND OH dissoziiert ist, liegt eine gleichgroße Konzentration von OH- Ionen vor.

H2O -> H+ + OH- im Gleichgewicht!

KLar?

Wird nun die Säurekonzentration durch Zugabe von HCl oder anderer Säuren erhöht, verringert sich der pH-Wert.

Konzentration der Säure 10^-6 --> -log 10^-6 = pH 6

Konzentration 10^-2 --> -log 10^-2 = pH2
Konzentration 1 Mol pro Liter wäre dann -log 1 = 0 Also hat eine 1 molare Säure, wenn sie vollständig dissoziiert ist, den pH-Wert 0 !
pH Wer 1 entspräche dann einer Konzentration von 0,1 Mol/Liter, da -log 0,1 --> -log 10^-1 =1

OK?

Wenn du vom pH-Wert auf die Konzentration rückrechnen willst, musst du einfach delogarithmieren, d.h. die Zahl des pH-Wertes in den Exponenten erheben und ein Minuszeichen davorsetzen!

In deinem Beispiel pH 2: 2 als negativen 10er Exponenten: 2 ---> 10^-2(=0,1 mol/l), das wäre dann die HCl-konzentration deiner Salzsäure mit pH-Wert 2

OK?

Wenn das soweit klar ist,(?) kann ich dir die Berechnung des pH-Wertes der Kalilauge erläutern?


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Antwort von Prometheus700 | 22.09.2012 - 13:03
Bei der Kalilaugenaufgabe kannst du natürlich nicht nach diesem Schema vorgehen, denn du willst ja nicht die Konzentration von Säureteilchen, sondern die von OH- Ionen, den Hydroxidionen oder Basenteilchen berechnen.

Säureteilchen(Protonen) und Hydroxidionen(Basenteilchen) stehen in einer festen Beziehung zueinander.

Je mehr Protonen eine Lösung enthält, je saurer sie ist und je niedriger ihr pH-Wert ist, um so niedriger ist der Gehalt an Hydroxidionen(Basenteilchen).

In netrlen Lösungen ist der Gehalt an H+ und OH- mit 10^-7 gleich.

Erhöht sich die Säurekonzentration um das Zehnfache von 10^-7 mol/l H+ (Ionen) auf 10^-6 mol/Liter, SINKT die Konzentration der OH- Ionen(Hydroxidionen/ Baseteilchen) auf 10^-8.

Also steigt die Konzentration der Säure um den Faktor 10, sinkt die der Base um den Faktor 10.

cH+ = 10^-7 = COH- 10^-7

cH+ 10^-6 entspricht dann cOH- 10^-8

Die Summe der Exponenten muss dabei immer 14 ergeben!

Also Säurekonzentration 1 Mol/Liter würde dann 10^0 = 1 entsprechen, der Exponent wäre 0, NICHT 1 und die Konzentration der OH- Ionen würde dann 14-0 = 14 als negativem Exponenten entsprechen!

Eine 1 molare Salzsäure würde als der Konzentration von 10^-14 OH- Ionen entsprechen, was bedeutet, dass selbst in einer starken, konzentrierten Säurelösung immer noch wenige BASENteilchen enthalten sind.

OK?

Dein Beispiel:

pH 11 bedeutet nun, dass 10^-11 Säureteilchen enthalten sind(also 10000 mal weniger als im Wasser!), was 14-11 = 3 und damit einer Konzentration von 10^-3 Mol/Liter Basenteilchen ( OH-) entspricht(einer 10000mal höheren)!

Um die Sache zu vereinfachen hat man daher neben dem pH-Wert den sogenannten pOH-Wert für Basen eingeführt, der den negativen 10er Logarithmus für die Basenkonzentration angibt.

pH und pOH erben zusammen immer 14.

Liegt dir der pH einer Basenlösung vor, musst du zunächst den pOH bestimmen :

pH11 entspricht dann 14-11 =3 für den pOH-Wert , denn pH + pOH = 14-->

pOH = 14- pH

Aus dem pOH von 3 kannst du dann wie oben beim pH durch delogarithmieren die BASENkonzentration bestimmen.

pOH =3 3 nach oben als negativer Exponent! c(OH-) ( Basenkonzentration) = 10^-3 mol/l für pH 11.

Ok?

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