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Alt 06.12.2017, 15:05   #1   Druckbare Version zeigen
Chava Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
Stöch - Puffer mischen

Guten Tag,

ich hänge gerade bei einer Aufgabe fest bei der ein Puffer gemischt werden soll:

Zur Herstellung von 1,5 Litern Pufferlösung werden 500 ml Essigsäure (HAc,
H3CCOOH) der Konzentration 2,00 mol/1 mit einem bestimmten Volumen Natronlauge
der Konzentration 2,00 mol/1 versetzt und die Mischung anschließend mit Wasser
auf 1,5 Liter aufgefüllt. Wieviel ml Natronlauge muss man zusetzen, um den pHWert
5,00 zu erhalten? pKs(HAc) = 4,74

Ich habe mit einer Kollegin nun schon einiges durchgerechnet, leider kommen wir nicht wirklich weiter.

Kann mir villeicht jemand erklären wie wir das angehen können?
Chava ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.12.2017, 16:53   #2   Druckbare Version zeigen
Bergler Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.419
AW: Stöch - Puffer mischen

Ist euch die Henderson-Hasselbalch-Gleichung bekannt? Mit dieser Gleichung unter Berücksichtigung diverser Punkte müsste das berechenbar sein.

Gab hier schon mal einen ähnlichen Thread: http://www.chemieonline.de/forum/showthread.php?t=211926

Und da steht auch noch einiges (besonders das von bm unter #6 verlinkte pdf ist sehr lesenswert): http://www.chemieonline.de/forum/showthread.php?t=43495&highlight=Frage+pH-Wertberechnung+Puffern%21

Gruß Bergler
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Alt 08.12.2017, 12:17   #3   Druckbare Version zeigen
Chava Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Stöch - Puffer mischen

Hallo Bergler, danke für deine Antwort.
Soweit sind wir auch schon gekommen; wir haben uns über die bekannte Konzentration von H+ die Mol Salz ausgerechnet, die wir brauchen um selbige C zu erreichen. Da ja NaOH und die Essigsäure im Verhältnis 1:1 umsetzen, sollte dies dann den Mol NaOH entsprechen, dachten wir zumindest. Jedoch kommen mehr Mol Salz raus, als wir überhaupt Essigsäure vorliegen hatten, somit kanns das auch nicht sein...

Welche Punkte könnten wir dabei vergessen haben?

LG Chava
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Alt 08.12.2017, 16:25   #4   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 17.613
AW: Stöch - Puffer mischen

Aus der Puffergleichung ergibt sich ein Verhältnis Säure zu Salz (=Natriumacetat) von 1 zu 1,78. Die relative Gesamtmenge an Pufferkomponenten ist also 1,78+1 = 2,78. Davon müssen 1,78/2,78 = 64% als Natriumacetat vorliegen.

Die absolute Stoffmenge an Essigsäure ist zunächst n = c*V = 2mol/L*0,5L = 1mol. Davon müssen dann 64% = 0,64mol in Natriumacetat umgewandelt werden. Dann ist aber V = n/c = 0,64mol/2mol/L = 0,32L Natronlauge.

Also: Essigsäure mit Natronlauge versetzen und aufs Endvolumen auffüllen.

Gruß

jag
__________________
Die Lösung auf alle Fragen ist "42".
Aus gegebenem Anlass: Alle Rechnungen überprüfen, da keine Gewähr. - Fragen bitte im Forum stellen.
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Alt 08.12.2017, 16:28   #5   Druckbare Version zeigen
Bergler Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.419
AW: Stöch - Puffer mischen

Ich habe es mal durchgerechnet, vielleicht hilft es ja.

Laut Henderson Hasselbalch gilt:

(I) pH = pKs+ lg(c(A-)/(c(HA))

Hierbei sollte beachtet werden, dass c(HA) die Konzentration der freien Säure nach dem Mischen der Einzelkomponenten darstellt. In diesem Falle wäre dies die ursprüngliche Essigsäurestoffmenge abzüglich der zugesetzten Menge an NaOH. Die Konzentration c(A-) kann mit der Konzentration der zugesetzten Natronlauge gleichgesetzt werden.

Im weiteren Verlauf wird der Term

(II) c(A-)/c(AH) = A

gleichgesetzt.

Mit den bisherigen Angaben ergibt sich aus der Henderson Hasselbalchgleichung (I) folgendes:

(III) 5 = 4,74 + lg A

Umstellen ergibt

(IV) 0,26 = lg A bzw. 100,26 = A

(V) 1,820 = A

Durch Einsetzten von (II) in (V) ergibt sich:

(VI) 1,820 = c(A-) / c(HA)

Wir wissen c(A-) = c(NaOH) und c(HA) = c0(HA) - c(NaOH)
[Anmerkung: Es können die Konzentrationen direkt miteinander verrechnet werden, da sich diese auf das gleiche Endvolumen beziehen und die Reaktion äquimolar abläuft]

Durch Einsetzten in (VI) ergibt sich

(VII) 1,820 = c(NaOH) / (c0(HAc) - c(NaOH))

c0(HAc) ergibt sich aus der Konzentration von 2 mol/L welche auf ein Endvolumen von 1,5 L verdünnt wurde. Durch Verdünnungsberechnung ergibt sich eine Konzentration von 2/3 mol/L für c0(HAc)

Daraus folgt

(VIII) 1,820 = c(NaOH) / (0,66 - c(NaOH)) [Einheiten aus Übersichtsgründen weggelassen)

Umformen von (VIII) liefert

(IX) 1,820 * (0,66 - c(NaOH)) = c(NaOH)
--> 1,213 - 1,820*c(NaOH) = c(NaOH)
--> 1,213 = c(NaOH ) + 1,820*c(NaOH)
--> 1,213 = 2,820 * c(NaOH)
--> 1,213 / 2,820 = c(NaOH)

=> c(NaOH) = 0,430 mol/L

Die berechnete c(NaOH) gibt die Konzentration in 1,5 L Pufferlösung an. Daraus lässt sich aber die Menge an 2 M NaOH-Lösung berechnen, welche benötigt wird:

V(NaOH) = c(NaOH) * V(Puffer) / c0(NaOH)

V(NaOH) = 0,430 mol/L * 1,5L / 2 mol/L

V(NAOH) = 0,323 L

In der Hoffnung weitergeholfen zu haben

Gruß Bergler

P.S: Alle Angaben und Rechnungen ohne Gewähr

Nachtrag: Jag war schneller und eleganter
__________________
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Alt 10.12.2017, 19:55   #6   Druckbare Version zeigen
Chava Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Stöch - Puffer mischen

Super, danke für eure Hilfe!

Den Ansatz von jag hab ich so überhaupt noch nicht gesehen, finde ihn aber sehr praktisch.

Danke nochmals,

lG Chava
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