Anzeige


Einzelnen Beitrag anzeigen
Alt 13.10.2009, 11:22   #2   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: MWG+pKs+pH-Wert von Halogenwasserstoffsäuren

Nehmen wir mal nicht HCl, sondern HF
Dann gilt HF als Säure, wenn es in Wasser H+ Ionen oder in anderer Schreibweise H3O+ Ionen bilden kann gemäß der folgenden "Protolysereaktion":
{HF\rightleftharpoons H^+ +F^-} oder in anderer Schreibweise, die natürlich dasselbe bedeutet:
{HF+H_2O\rightleftharpoons H_3O^++F^-}
Auf beider Reaktionsgleichungen kann man jetzt das MWG anwenden und erhält, wenn man die Konzentrationen der beteiligten Stoffe in mol/l einsetzt:
{ {c(H^+)\cdot c(F^-)\over c(HF)}= K_1}
bzw: {{c(H_3O^+)\cdot c(F^-)\over c(HF)\cdot c(H_2O)}= K_2}
Wenn man nun in der 2. Schreibweise das c(H2O), weil es in allen verdünnten Lösungen praktisch konstant 55,5 mol/l beträgt mit der Konstanten K2 zusammenfaßt, sodaß K2*c(H2O) = K1 wird, und weil c(H+) natürlich = c(H3O+) ist, nennt man die Konstante K1 den Ks Wert der betreffenden Säure.
Weil Ks Werte meist unhandlich kleine oder große Werte sind, macht man daraus den pKs Wert gemäß der Gleichung: {pK_s=-lg(K_s)} oder umgekehrt: {K_s=10^{-pK_s}} (analog zum pH-Wert)
Der pKs Wert der HF beträgt nun 3,14 woraus sich der Ks Wert zu 7,24*10-4 berechnen läßt, mit der Einheit mol/l , die man aber bei Berechnungen nicht jedesmal benötigt.
Und nun zum pH-Wert: Eine Säure hat keinen "pH-Wert", den hat nur eine wässerige Lösung mit bestimmter Konzentration. Nehmen wir also mal an, wir würden 0,1 mol HF in einem Liter Lösung haben, dann wäre c0(HF) = 0,1 mol/l .Das ist die eingesetzte Stoffmengenkonzentration. Wegen der Protolyse ist die im Gleichgewicht vorhandene c(HF) natürlich kleiner, weil ja ein Teil zu H+ und F- Ionen aufgespaltet ist.
Da bei der Aufspaltung c(F-) = c(H+) und c(HF) = c0(HF) - c(H+) ist, lautet das MWG jetzt:
{{c(H^+)^2\over c_0(HF)-c(H^+)}= K_s} Das ist eine Quadratische Gleichung mit c(H+) als unbekannter.
Bei "schwachen" Säuren, die nur zu einem ganz geringen Anteil protolysieren, kann man jetzt im Nenner das c(H+) vernachlässigen, sodaß man einen guten Näherungswert für c(H+) erhälz gemäß:
{c(H^+)\approx \sqrt{c_0(HF)\cdot K_s}}
Ich habe mal zum Vergleich den exakten Wert und den Näherungswert für dieses Beispiel berechnet:
{c(H^+)= 8,2\cdot 10^{-3}mol/l} ,worau sich der pH = 2,1 berechnet
{c(H^+)\approx 8,5\cdot 10^{-3}mol/l} , woraus sich der pH = 2,1 berechnet. Der Unterschied ist bei schwachen Säuren vernachlässigbar klein.

Wenn es sich, wie bei HCl um eine "starke" Säure handelt, dann protolysiert diese Säure in Wasser vollständig, sodaß es kein Gleichgewicht gibt. Dann berechnt sich der pH Wert einfach aus:{pH=-lgc(HCl)} das wäre dann bei c =0,1 mol/l = 1

Geändert von Auwi (13.10.2009 um 11:28 Uhr)
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
 


Anzeige