Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 18.05.2019, 17:34   #1   Druckbare Version zeigen
REEE  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
Titration schwacher Säure mit starker Base

Hi,

ich habe ein paar Probleme bei dem Ausrechnen von pH-Werten bei einer Titration mit schwacher Säure und starker Base. Die Säure ist in dem Fall eine nicht weiter erklärte "Milchsäure" und die Base ist NaOH. Zuerst soll man den pH-Wert der Säure berechnen, dann die Titrationskurve zeichnen. Die Formel von der Milchsäure ist HLac. Die Lösung besteht aus 45mg HLac in 100mL Wasser. Das NaOH hat eine Konzentration von 0.01mol/l.

Die gegebenen Werte für HLac sind: M(HLac)=90g/mol; pKs = 3.9


Den pH-Wert hab ich auch noch hingekriegt; habe dafür einfach die pH-Formel für die schwache Säure benutzt, für den pKs 3.9 eingesetzt und die Konzentration über c=n/V berechnet. Da kam bei mir dann am Ende ein pH-Wert von 3.1 raus.

Und das wars dann aber auch. Sobald ich den pH-Wert innerhalb der Titration berechnen muss, weiß ich nicht mehr, was ich für Formeln benutzen soll und was für Zusammenhänge gelten. Versuche das jetzt seit so ca 2 Stunden, deshalb hoffe ich das mir das jemand hier ein wenig persönlicher erklären kann, da ich durch die ganzen Webseiten die das erklären wollen nicht so wirklich durchsteige.

Hab mir zuerst gedacht das ich einfach die Stoffmenge von dem NaOH ausrechne und das dann von der Stoffmenge von HLac abziehe und dann davon die Konzentration ausrechne, und das dann wiederum zum pH-Wert umrechne. Das würde ich dann für immer höher werdende Werte von V(NaOH) versuchen. Ist dann aber nicht aufgegangen, weil es ja eine schwache Säure ist und außerdem der Halbäquivalenzpunkt nicht übereinstimmt, der sollte ja bei pKs = 3.9 liegen, würde dort dann aber bei 3.3 liegen.

Danach habe ich versucht, den Äquivalenzpunkt so auszurechnen, dass ich c(Lac-)=c(HLac) annehme, und dann den pKs-Wert von Lac- ausrechne, weil der ja nicht vorgegeben ist. Bin dann bei dem Versuch bis zu dieser Gleichung gekommen: Ks=c(OH-), aber da wüsste ich nicht, wie ich die Konzentration der OH--Ionen ausrechnen würde. Vielleicht über die Konzentration von NaOH, aber die weiß ich bei dem ÄP ja auch nicht.

Okay, ich höre auf mit dem Geschwafel.

Tut mir leid, falls dass schon einmal beantwortet wurde, aber ich steig momentan irgendwie nirgendswo durch.

Vielen Dank für die Hilfe!
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Alt 18.05.2019, 18:16   #2   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.406
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Eine schwache Säure und starke Base bilden bei der Titration ein Gemisch aus schwacher Säure und Salz der schwachen Säure. Das ist ein "Puffergemisch" und wird mkit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung ausgerechnet. Modellsystem ist "Essigsäure" und NaOH, dazu gibt es gefühlt tausende Rechnungen. Bitte fett markierte Korrektur beachten!

Am Äquivalenzpunkt liegt lediglich ein Salz der schwachen Säure vor; dies kann man analog zu Anfangs-pH berechnen.

Nach dem Äquivalenzpunkt kann man annehmen, dass der pH ausschließlich durch die zugegebene starke Base bestimmt wird.

Hilft das als Anregung?

Der beschriebene Ansatz gilt nur bei der Titration von starken Säuren/Basen.

Gruß

jag
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Die Lösung auf alle Fragen ist "42".
Aus gegebenem Anlass: Alle Rechnungen überprüfen, da keine Gewähr. - Fragen bitte im Forum stellen.

Geändert von jag (18.05.2019 um 18:21 Uhr)
jag ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.05.2019, 18:37   #3   Druckbare Version zeigen
zweiPhotonen  
Mitglied
Beiträge: 7.529
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Hallo,
ich weise auf meine Übersicht hin.
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Wenn es einfach wäre, hätte es schon jemand gemacht!

I said I never had much use for it. Never said I didn't know how to use it.(M. Quigley)
You can't rush science, Gibbs! You can yell at it and scream at it, but you can't rush it.(A. Sciuto)

Wer durch diese Antwort nicht zufriedengestellt ist, der möge sich bitte den Text "Über mich" in meinem Profil durchlesen und erst dann meckern.
zweiPhotonen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.05.2019, 19:22   #4   Druckbare Version zeigen
REEE  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Okay, habe es jetzt nochmal probiert, habe es wieder nicht geschafft. Ich verstehe nicht ganz, was das Salz (ich denke mal Na+ ist gemeint, bin mir nicht sicher) mit den Rechnungen zu tun hat. Habe mir auch noch einmal die Titration mit Essigsäure angeschaut, da hatte ich aber auch Probleme. Erstens waren die Konzentration von NaOH und HAc immer gleich, was bei meiner Aufgabe nicht der Fall ist und ich nicht weiß, was ich deswegen anpassen soll, und zweitens verstand ich die Rechnungen wieder nicht, da es mir so vorkam, als wären Schritte ausgelassen, oder Werte waren vorgegaben die ich nicht habe. Zb wurde gesagt das, wenn die Säure und Base eine Konzentration von 0.1mol/l haben, liegt am ÄP eine Lösung vor mit Konzentration 0.05mol/l. Da verstehe ich den Zusammenhang nicht.

Langsam schäme ich mich.

Vielen Dank!
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Alt 18.05.2019, 19:52   #5   Druckbare Version zeigen
REEE  
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Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Ich melde mich wieder einmal zurück, diesmal sogar mit Fortschritt, aber nicht viel.
Ich habe nochmal ein wenig gegoogelt und eine Formel für den pH-Wert am ÄP gefunden die nützlich sein könnte.
Diese lautet: pOH = (pKb - log(c0))/2
pKb hab ich, und mit pOH kann ich ja auch ganz einfach den pH-Wert berechnen.
Das Problem was ich habe ist aber, dass ich nicht weiß, was mit "c0" gemeint ist. Klar, die Anfangskonzentration, aber von was? Von der Säure oder der Base? Ich denke mal eher die Säure, aber ich frage lieber nochmal nach.
Außerdem sind die pH-Werte von beiden Werten relativ nah beieinander (mit c(Säure) ist pH=7.8, mit c(Base) ist pH=7.95; beides macht Sinn, das der ÄP ja im basischen Bereich liegen müsste). Die Formel habe ich aber auch noch nie gesehen, macht sie denn auch Sinn?
Es scheint mir fast schon zu einfach zu sein.

Vielen Dank!
REEE ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.05.2019, 20:54   #6   Druckbare Version zeigen
REEE  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Ah okay, ich bin dumm. Ist nur die Formel für die Anfangs-pH anders geschrieben. Also doch keinen Fortschritt gemacht.
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Alt 18.05.2019, 22:10   #7   Druckbare Version zeigen
REEE  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Ich glaube ich habs raus. Habe einfach mich an dem Beispiel von Essigsäure und Natronlauge gehalten, und es kommen ähnliche Werte raus, also nehmen ich an das es ungefähr richtig sein muss. Bei Nachfrage kann ich die PDF reinschicken (solange das erlaubt ist) die ich als Beispiel benutzt habe.

HRRRRRRRRRNNNNNNG

Und falls wer vergleichen will:
Anfangs-pH: 2.6
End-pH: 13
HÄP-pH: 3.9
ÄP-pH: 8.3
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Alt 19.05.2019, 06:49   #8   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.406
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Bitte Berechnungen einmal posten (Anhangfunktion des Forums). Ich komme auf andere Werte (bis auf HÄP, der ist richtig).

Gruß

jag
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Alt 19.05.2019, 12:21   #9   Druckbare Version zeigen
REEE  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Okay, hier sind sie. Und ich hab gedacht ich hätte es endlich raus. Wie nervig. Naja.

Ich hoffe mal man kann alles lesen, aber wenn nicht: einfach nachfragen.

Danke!
Angehängte Grafiken
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Alt 19.05.2019, 13:49   #10   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.406
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Zitat:
Die Lösung besteht aus 45mg HLac in 100mL Wasser. Das NaOH hat eine Konzentration von 0.01mol/l.

Die gegebenen Werte für HLac sind: M(HLac)=90g/mol; pKs = 3.9
Dann wäre n = m/M = 0,045g/90g/mol = 0,0005mol und c = n/V = 0,0005/0,1 = 0,005mol/L. Im Anhang sehe ich was mit 0,05mol/L. (pH Anfang: 3,6)

Am Endpunkt hat man 0,0005mol NaOH zugegeben. Das wären V = n/c = 50mL. Das Gesamtvolumen der Natriumlaktatlösung wäre dann 0,15L. (pH ÄP: 7,7)

End-pH: Mit wieviel weiterer NaOH-Zugabe wurde denn gerechnet?

Es handelt sich also nur um Rechenfehler, das Prinzip scheint erkannt.

Gruß

jag
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jag ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.05.2019, 14:36   #11   Druckbare Version zeigen
REEE  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Ah, das beruhigt mich doch schon.

Bei der End-pH dachte ich mir, das die Lösung ja den pH-Wert von NaOH annimmt, und deshalb bei 13 endet. Ein wirkliches Volumen ist ja nicht vorgegeben.

Ich rechne grade ein paar andere Aufgaben durch, aber später rechne ich diese Aufgabe definitiv nochmal (und mache hoffentlich keine schusseligen Fehler).

Vielen Dank!
REEE ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.05.2019, 15:54   #12   Druckbare Version zeigen
HpsiEpsi  
Mitglied
Beiträge: 24
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Zitat:
Zitat von REEE Beitrag anzeigen

Und das wars dann aber auch. Sobald ich den pH-Wert innerhalb der Titration berechnen muss, weiß ich nicht mehr, was ich für Formeln benutzen soll und was für Zusammenhänge gelten.

Wenn du noch mehr Werte zwischen Start- und Äquivalenzpunkt (ÄP) berechnen willst, benutzt du die Henderson-Hasselbalch-Gleichung.

Z. B. für einen Zusatz von 20 ml Natronlauge: bis zum ÄP werden 50 ml benötigt, 20 ml sind 40 % auf dem Weg dahin, es liegen also an diesem Punkt (näherungsweise) 40 % der vorgelegten Milchsäure als Lactat vor. Diese Werte kannst du direkt in die Gleichung einsetzen:


{pH = pK_S + lg \biggl(\frac{c(A^-)}{c(HA)}\biggr) \approx 3,9+ lg \biggl(\frac{40}{60}\biggr)= 3,7}
HpsiEpsi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.05.2019, 16:15   #13   Druckbare Version zeigen
REEE  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Ich hab die Aufgabe eben nochmal gerechnet, und natürlich extra drauf geachtet das die Konzentration richtig war.

Erstmal muss ich mein End-pH korrigieren, da ich die Konzentration von NaOH vernachlässigt habe, demnach sollte der End-pH-Wert 12 sein. Hoffe ich.
Der HÄP-pH ist 3.9, weil das der pKs-Wert ist.
Beim Anfangs-pH habe ich 3.1 raus, was mich ein wenig verwirrt. Habs aber mit einer anderen Formel nochmal überprüft und es kam das Gleiche raus. 3.6 kommt raus wenn c = 0.0005 ist, anstatt c = 0.005. Habe für c aber 0.005 raus, das meintest du ja auch oben.
Der ÄP hat einen pH-Wert von 7.8, was also relativ nah an deinem Ergebnis ist. Ich denke mal das liegt dann an Rundungen und sowas in der Art. Oder hoffe ich mal.

Scheint auf jeden Fall richtiger zu sein als letztes Mal.

Vielen Dank!
REEE ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.05.2019, 16:20   #14   Druckbare Version zeigen
REEE  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 10
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

Zitat:
Zitat von HpsiEpsi Beitrag anzeigen
Wenn du noch mehr Werte zwischen Start- und Äquivalenzpunkt (ÄP) berechnen willst, benutzt du die Henderson-Hasselbalch-Gleichung.

Z. B. für einen Zusatz von 20 ml Natronlauge: bis zum ÄP werden 50 ml benötigt, 20 ml sind 40 % auf dem Weg dahin, es liegen also an diesem Punkt (näherungsweise) 40 % der vorgelegten Milchsäure als Lactat vor. Diese Werte kannst du direkt in die Gleichung einsetzen:


{pH = pK_S + lg \biggl(\frac{c(A^-)}{c(HA)}\biggr) \approx 3,9+ lg \biggl(\frac{40}{60}\biggr)= 3,7}
Ahh, dafür ist die also nützlich. Die Punkte nach dem ÄP berechne ich durch die ganz normale ph-Formel, also pH=14+log(c(OH-)), richtig? Weil da ja nur noch NaOH den pH-Wert bestimmt.
Danke!
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Alt 19.05.2019, 18:55   #15   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.406
AW: Titration schwacher Säure mit starker Base

3,1, 3,9 und 7,8 sind ok. Das hängt von Rundungen ab. Ich benutze z.B. immer die log Formen der entsprechenden Formeln und tippe sie komplett in den TR. Also z.B. pH = 1/2(pk - log c0). Wenn man Zwischenschritte bildet und dort rundet, kann es schon mal um +/-0,1 differieren.

Mit pOH = -log c OH- berechnet man dann den pOH (pH) bei Gabe von NaOH über den ÄP hinaus.

Gruß

jag
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äquivalenzpunkt, base, ph, säure, titration

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