Chemie Grundlagen

Säuren und Basen II

Inhaltsübersicht

Hallo! Du weißt schon, dass der ph-Wert für dein Aquarium sehr wichtig ist, dir ist aber noch nicht klar wie du ihn berechnen kannst? Keine Sorge, das werden wir dir innerhalb dieses Beitrags erklären!

Berechnung von pH-Werten

Den pH-Wert einer Lösung zu ermitteln ist gar nicht so schwer. Du musst vorher nur ein paar Dinge in Erfahrung bringen. Zu allererst solltest du wissen, ob sich in deiner Lösung eine Säure oder eine Base befindet. Dann musst du herausfinden ob deine Säure bzw. Base stark oder schwach ist und schon kannst du den pH-Wert der Lösung ausrechnen. Eine Aufgabe wäre zum Beispiel:

pH-Wert berechnen – Übungsbeispiel

In einer 100ml Lösung befindet sich Salzsäure mit dem pKS-Wert von -1,74 und der Konzentration 0,16 mol pro Liter. Jetzt sollst du den pH-Wert dieser Lösung berechnen.

Lösung
Lösung

Je nachdem ob es sich um eine Säure oder Base handelt und ob diese stark oder schwach ist, müssen wir eine dieser vier Formeln verwenden. In unserem Beispiel haben wir es mit einer Säure zu tun, also müssen wir jetzt nur noch herausfinden, ob diese stark oder schwach ist. Dafür betrachten wir für Säuren den pKS-Wert und für Basen den pKB-Wert. Ist der Wert unter –0,35, dann handelt es sich um eine starke Base bzw. Säure. Ist der Wert zwischen –0,35 und 0,35 wird ein Stoff als mittelstark bezeichnet und über 0,35 ist die Säure bzw. die Base schwach. Unsere Salzsäure hat einen pKs-Wert von –1,74 und ist somit eine starke Säure. In diesem Fall lautet die richtige Formel:

pH=-lg\funcapply[{HA}_0]

Für unsere Lösung ist der pH-Wert also der negative Logarithmus von 0,16 und somit 0,8.

Um das Ganze zu vertiefen, schauen wir uns noch eine Aufgabe an. Wir sollen den pH-Wert einer 0,01 molaren Ammoniaklösung berechnen, wobei Ammoniak einen pKB-Wert von 4,7 hat. Es handelt sich dabei um eine schwache Base, also verwenden wir nun die Formel:

pOH=\ \frac{1}{2}({pK}_B-\lg{\left[B_0\right]})

Formeln pH-Wert Berechnung
Formeln pH-Wert Berechnung

Da es sich um eine 0,01 molare Lösung handelt, ist die Konzentration von Ammoniak 0,01 mol pro Liter. Setzen wir das alles in die Formel ein, erhalten wir einen pOH-Wert von 3,4. Da aber in der Aufgabe nach dem pH-Wert gesucht wird, müssen wir noch einen Schritt weitergehen. Der pH-Wert ist einfach 14 minus dem pOH-Wert. Unser pH-Wert ist also 10,6.

Beispiel pH-Wert
Berechnung pH-Wert

Puffersysteme

In der Chemie gibt es auch noch sogenannte Puffer. Ein Puffer ist ein Stoff, der einer Lösung die Eigenschaft verleiht Schwankungen im pH-Wert auszugleichen, indem er Säuren oder Basen kompensiert. So ein Puffer befindet sich zum Beispiel in unserem Blut und sorgt dafür, dass der pH-Wert unseres Blutes konstant zwischen 7,35 und 7,45 bleibt. Über einem Wert von 8 und unter einem Wert von 6,8 würden wir sterben.

Puffersysteme
Puffersysteme

Solche Puffersysteme lassen sich auch einfach berechnen. Eine Aufgabe dazu könnte so sein:

Es liegen 50ml eines Acetatpuffers mit einem pKS-Wert von 4,75 in den Konzentrationen c(HA) = 0,2 mol/L und c(A) = 0,3 mol/L vor. Um den pH-Wert einer Pufferlösung zu berechnen, gibt es folgende Formel:

pH=\ {pK}_S+lg\frac{c(A^-)}{c(HA)}

Wir haben schon alles gegeben und können deshalb einfach in die Formel einsetzen. Unser pH-Wert ist dann 4,75 plus den Zehnerlogarithmus von 0,3 geteilt durch 0,2. Ausgerechnet erhalten wir einen pH-Wert von 4,93.

Acetatpuffer
Acetatpuffer

Jetzt weißt du wie du ganz einfach den pH-Wert ermitteln oder einstellen kannst.

Mach’s gut und bis bald!


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