Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 04.07.2019, 11:02   #1   Druckbare Version zeigen
Pyrenomonas Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 13
pH-Wert nachträglich korrigieren

Hallo zusammen,
ich muß eine Nährlösung für Algen ansetzen, deren pH Wert zwischen 6,5 und 7,0 betragen soll.
In der Originalvorschrift steht, daß man die Nährlösung nach dem Ansetzen steril filtrieren soll (um Bakterien, Pilzsporen usw. aus der Lösung zu entfernen).
Ich wollte einmal ausprobieren, ob man die Nährlösung (statt sie steril zu filtrieren) auch autoklavieren kann (das ist für mich einfacher).
Da der pH beim Autoklavieren bei manchen Lösungen ansteigt (warum eigentlich?), habe ich ihn vor dem Autoklavieren auf 6,3 eingestellt.
Nach dem Autoklavieren betrug der pH 8,4. Ich möchte ihn jetzt nachträglich auf den Wert 6,5 senken und wollte ausrechnen, wieviel 1 molare Salzsäure ich dafür benötige. Da die Lösung steril bleiben soll, kann ich keine pH Elektrode reinhängen und die Lösung durch zutropfen von HCl auf pH 6,5 titrieren. In der Hoffnung, daß 1 molare HCl wegen ihres sehr sauren pH schon steril ist und ich sie zusätzlich vor dem zudotieren in die Nährlösung mit UV-Licht bestrahle (um evtl. doch vorhandene Keime abzutöten), möchte ich also die benötigte HCl-Menge ausrechnen und dann steril in die Nährlösung pipettieren.
In einem Vorversuch habe ich festgestellt:
Gibt man zu 100 ml der autoklavierten Nährlösung (pH 8,4) 50 Mikroliter 1 molare Salzsäure, dann wird der pH 3,67.
Ich habe jetzt versucht auszurechnen, wieviel 1 molare Salzsäure ich zu den restlichen 800 ml der Nährlösung geben muß, um einen pH von 6,5 einzustellen.
Könnt Ihr mir bitte sagen, ob ich dabei einen Fehler gemacht habe oder stimmt die Rechnung?


In den 50 Mikrolitern 1 molarer Salzsäure befinden sich 50 Mikromol HCl.


Gibt man die 50 Mikromol HCl in 100 ml Nährlösung, erhält man folgende Stoffmengenkonzentration von HCl: 500 Mikromol pro Liter


Der pH Wert der Nählösung beträgt 3,67. Rechnet man ihn in die Stoffmengenkonz. an Hydronium-Ionen um, so erhält man 210 Mikromol pro Liter.


Würden in der Nährlösung keine puffernden Substanzen wie Hydrogencarbonat und Dikaliumhydrogenphsophat sein (beide wirken hier als Basen und nehmen Protonen von der Salzsäure auf), dann hätten die zudotierten 50 Mikromol HCl vollständig zu Hydronium-Ionen reagieren müssen und man hätte eine Hydronium-Ionenkonz. von 500 Mikromol pro Liter (das entspräche einem pH von 3,3).
Da der pH aber 3,67 ist (was einer Hydronium-Ionenkonz. von 210 Mikromol pro Liter entspricht), müssten 500 Mikromol pro Liter minus 210 Mikromol pro Liter = 290 Mikromol pro Liter von den puffernden Substanzen in der Lösung gebunden worden sein?
Rechnet man das auf 800 ml Nährlösung um, komme ich auf 232 Mikromol HCl-Moleküle pro 800 ml Nährlösung, die von den puffernden Substanzen neutralisiert werden.



Um den pH von 8,4 (10^-8,4 mol Hydronium-Ionen pro Liter) auf 6,5

10^-6,5 mol Hydronium-Ionen pro Liter) zu senken, benötigt man die Differenz

10^-6,5 mol Hydronium-Ionen pro Liter minus 10^-8,4 mol Hydronium-Ionen pro Liter an Hydronium-Ionen. Das sind ca. 0,3 Mikromol pro Liter bzw.

0,24 Mikromol pro 800 ml Nährlösung.


Addiert man diese 0,24 Mikromol HCl-Moleküle pro 800 ml Nährlösung zu den 232 Mikromol HCl-Molekülen pro 800 ml Nährlösung, die von den puffernden Substanzen neutralisiert werden, so kommt man auf 232,24 Mikromol HCl-Moleküle, die zu den 800 ml Nährlösung pipettiert werden müssen, um den pH auf 6,5 zu senken.


232,24 Mikromol HCl-Moleküle sind in 232,24 Mikroliter 1 molarer Salzsäure enthalten.
2,24 Miroliter kann ich nicht genau genug pipettieren, also lasse ich sie weg und gebe 230 Mikroliter der Salzsäure in die 800 ml Nährlösung, damit müßte der pH eigentlich immer noch zwischen den erforderlichen 6,5 und 7,0 liegen.


Wenn mir jemand helfen könnte und mir sagt, ob meine Rechnung nonsense oder richtig ist, wäre ich sehr dankbar!


Viele Grüße
Pyrenomonas ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.07.2019, 16:43   #2   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.285
AW: pH-Wert nachträglich korrigieren

Zitat:
Würden in der Nährlösung keine puffernden Substanzen wie Hydrogencarbonat und Dikaliumhydrogenphsophat sein
genau hier liegt dein problem, denn genau das is ja der fall, dass dem aber doch so ist
{\to} deine sosse hat eine (betraechtliche?) basenkapazitaet, und ohne die mit ins bild zu bringen sind deine ganzen berechnungen
Zitat:
(...) ob meine Rechnung nonsense (...)
genau
brotlose kunst, weil massiv nicht einschlaegig / nicht zur realitaet passend

tip: doublizier dein setup, halt in die "opfer"-sosse dein pH -meter rein und stell gegen pH-meter nach, ermittle den HCl-bedarf am modell...
... und machs beim "original " dann genauso, was das zuzusetzende HCl-loesungsvolumen betrifft

ansonsten:
Zitat:
Da der pH beim Autoklavieren bei manchen Lösungen ansteigt (warum eigentlich?), habe ich ihn vor dem Autoklavieren auf 6,3 eingestellt.
Nach dem Autoklavieren betrug der pH 8,4.
(a) die pK-werte von saeuren und basen (damit also {\alpha} ) sind temperaturabhaengig, ggf. sogar manchmal stark
{\to} eine warme saeureloesung, beispw., hat nen anderen pH als die gleiche loesung , nur in kalt

(b) was bei dir jedoch mutmasslich das entscheidendere war: hattest du beisp. irgendwelche hydrogencarbonate im puffer, so treibst du beim autoklavieren ( anteilig) aus der sosse CO2 aus:
{2 \ HCO_3^- ^{ \ \ \underrightarrow {\ \ \Delta \ \ } } \ \ CO_2 (\uparrow) \ + \ CO_3^{2-} \ + \ H_2O}
... und carbonat ist nun aber im gegenzug signifikant basischer als hydrogencarbonat - was dir den pH dann anhebt

{\to} mit hoher wahrscheinlichkeit hast du also nach dem autoklavieren nicht nur einen unerwuenschten pH dir gezuechtet, sondern auch deine angestrebte pufferkapazitaet stimmt nimmer


gruss

Ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 04.07.2019, 17:13   #3   Druckbare Version zeigen
imalipusram Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.227
AW: pH-Wert nachträglich korrigieren

Deine Algen sind bestimmt wertvoller als die verhunzte Suppe. Ergebnisse, die Du damit produzierst sind nie und nimmer reproduzierbar. -> Weg damit und neu ansetzen und steril filtrieren.

Bottletopfilter kosten nicht die Welt. Falls Du keinen griffbereit hast, frag mal im Zellkulturlabor um die Ecke.
__________________
I solemnly swear that I'm up to no good!
伍佰 (WuBai - Run run run!) (ein Musikvideo mit dem Bambushaus und dem imalipusram unter den Statisten)
Noch ein nettes Video (nerdy, ein LIHA-Robot)
Und so gehts hier manchmal zu (sowas Ähnliches wie Fronleichnam, hier wird TuDiGong, dem Erdgott, tüchtig eingeheizt!) Oder so (auch ungeeignet für Gefahrstoffphobiker) und so und so.
imalipusram ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.07.2019, 18:09   #4   Druckbare Version zeigen
Pyrenomonas Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 13
Unglücklich AW: pH-Wert nachträglich korrigieren

Hallo magician4 und imalipusram,


vielen Dank für Eure Antworten
Ich hatte es jetzt einfach mal ausprobiert:
Nach Zugabe von 130 Mikrolitern war der pH auf 6,8 gesunken.
Ihr habt Recht: Meine Rechnung war nonsense - schaaade
Mein Ziel war es, eine Berechnungsmethode zu finden, wie man verkorkste Lösungen wieder hinbekommt.


Ich wünsche Euch ein schönes Wochenende!
Pyrenomonas ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.07.2019, 18:12   #5   Druckbare Version zeigen
imalipusram Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.227
AW: pH-Wert nachträglich korrigieren

Zitat:
Zitat von Pyrenomonas Beitrag anzeigen
Mein Ziel war es, eine Berechnungsmethode zu finden, wie man verkorkste Lösungen wieder hinbekommt.
Damit stimmt dann aber nur der pH. Du hast eine andere Zusammensetzung, veränderte Osmolarität, etc. etc.
__________________
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imalipusram ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.07.2019, 18:22   #6   Druckbare Version zeigen
Pyrenomonas Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 13
AW: pH-Wert nachträglich korrigieren

Hallo imalipusram,


ja, da hast Du Recht, das habe ich gar nicht bedacht.

Ich werde also in den sauren Apfel beißen müssen und die Soße noch einmal ansetzen - das ist besser für die Algen



Viele Grüße
Pyrenomonas ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 05.07.2019, 19:01   #7   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.401
AW: pH-Wert nachträglich korrigieren

Sterben die Algen nicht sowieso den Heldentod beim Autoklavieren. Bei welcher Temperatur findet das eigentlich statt?
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.07.2019, 12:37   #8   Druckbare Version zeigen
kaliumcyanid Männlich
Mitglied
Beiträge: 19.270
AW: pH-Wert nachträglich korrigieren

Zitat:
Nach Zugabe von 130 Mikrolitern war der pH auf 6,8 gesunken.
Ihr habt Recht: Meine Rechnung war nonsense - schaaade
Mein Ziel war es, eine Berechnungsmethode zu finden, wie man verkorkste Lösungen wieder hinbekommt.
pH-Werte in Mehrkomponenten-Lösungen sind eine komplexe Angelegenheit und mit den üblichen Näherungsrechnungen kommt man da nicht unbedingt auf ein gutes Ergebnis. Die betrachten ja nur eine rein wässrige Lösung ohne alles andere. Besser empirisch die notwendigen Mengen ermitteln.

Statt 1 molarer HCl würde ich 0,1M oder sogar 0,01M verwenden. Dadurch benötigt man mehr Volumen, was sich dann aber auch vernünftig pipettieren lässt. Sofern die Hubkolbenpipetten nicht vernünftig kalibriert sind und genau pipettiert wird, ist das alles eh Augenwischerei. Bei derart kleinen Volumina machen selbst geringe Fehler schon einiges aus...
kaliumcyanid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.07.2019, 19:29   #9   Druckbare Version zeigen
Pyrenomonas Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 13
Hallo Nobby und kaliumcyanid,


vielen Dank für Eure Antworten!
Die Algen kommen erst nach dem Autoklavieren und anschließenden Herunterkühlen auf Raumtemp. in die Nährlösungen. Das Autoklavieren findet bei 121 °C und 1,1 bar Überdruck statt und dauert 25 Minuten.


Ich wünsche Euch einen guten Start in die Woche
Pyrenomonas ist offline   Mit Zitat antworten
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ph senken, sterile nährlösung

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