Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
Buchtipp
Nanotechnology
M. Köhler, W. Fritzsche
119.00 €

Buchcover

Anzeige
Stichwortwolke
forum

Zurück   ChemieOnline Forum > Naturwissenschaften > Chemie > Allgemeine Chemie > Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen

Hinweise

Anzeige

Antwort
 
Themen-Optionen Ansicht
Alt 12.09.2018, 21:49   #1   Druckbare Version zeigen
Belide Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 1
Lehrer blamieren sich beim ph-Wert bitte um Hilfe

Hallo Zusammen!

Eine Chemie-Fachschaft hat folgendes Problem.



Aufgabe: 10 ml einer Lauge haben die Konzentration C(OH-)=10 -2 mol/L

Die Lauge wird auf 1L aufgefüllt.

Rechenweg n=c*V / pOH= 4 also pH = 10

soweit so gut....


Nun das Problem:

Eine Schülerin rechnet über Kw die Konzentration der H3O+ -Ionen aus Anfangslöung C(OH-)=10 -2 mol/Lund kommt auf c(H3O+) = 10 hoch -12

Nun wird diese Lösung wie in der Aufgabe angegeben auch auf 1 L aufgefüllt und wi egehabt berechnet:

wieder n=c*V, also c(H3O+) = 10 hoch -12 * 10 hoch -2 ergibt 10 hoch -14 und damit einen pH von 14. Wie kann das sein?









Wo ist da der Fehler?



Mein Ansatz ist, dass man mit Kw erst nach fertiger Verdünnung rechnen kann.
Aber wie kann man das chmich erklären? Eigentlich ändert sich die Stoffmenge ja nicht bzw. müsste proportional zu OH sein.
Belide ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.09.2018, 22:24   #2   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.029
AW: Lehrer blamieren sich beim ph-Wert bitte um Hilfe

Zitat:
Wo ist da der Fehler?
"in der naehe"*) von pH = 7 (oder gar noch hochverduennter) darf man das KW des wassers nimmer ausser acht lassen ( sonst wuerde eine saeure mit initial pH = 6 durch verduennen um faktor 100 ja pH = 8 bekommen, eine lauge von pH = 8 analog dann 6 ... was offensichtlich unsinnig ist)

naeheres, auch zur korrekten berechnung: link

... und in genau diese falle rennt ihr, wenn ihr die "hochverduennte" rest-"saeure" ( also 10-12 M protonen) zur rechengrundlage erhebt
Zitat:

Eigentlich ändert sich die Stoffmenge ja nicht bzw. müsste proportional zu OH sein.
tja...das genau ist eben bei starker verduennung nimmer korrekt, dass da eine proportionalitaet zwischen (beispw.) c0(starke base) und [OH-] der resultierenden loesung gegeben ist: ist es eben nicht

btw.:
wie und weshalb sich ein / mehrere lehrer da balmiert haben sollte(n) - wie es dein titel ankuendigt - erschliesst sich mir grad net


gruss

Ingo



*)
was das genau bedeutet haengt halt von den initialbedingungen, der zu betrachtenden verduennung ab
in jedem fall kann man durch verduennen einer saeure nicht ueber pH = 7 ins basische rueberrutschen, analog fuer eine base nicht ins saure kommen

Geändert von magician4 (12.09.2018 um 22:31 Uhr)
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.09.2018, 23:04   #3   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 14.105
AW: Lehrer blamieren sich beim ph-Wert bitte um Hilfe

Der Fehler ist, daß man das Ionenprodukt von Wasser beachten muß. Es gibt keine pH oder pOH-Werte die kleiner als 10^-7 sind.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis

Geändert von Nobby (12.09.2018 um 23:12 Uhr)
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Anzeige
Alt 13.09.2018, 08:46   #4   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.438
AW: Lehrer blamieren sich beim ph-Wert bitte um Hilfe

Sorry, nein! Der Fehler ist, dass bei so etwas immer das MWG berücksichtigt werden muss. Das hat auch nichts mit sehr geringen Konzentrationen zu tun. Es wurde einfach die neueinstellung des Gleichgewichts nicht berechnet.

Rein systematisch wurde in dem fehlerhaften Rechenweg zuerst anhand der Konzentration (10-2 molare NaOH) ein Gleichgewicht berechnet (pH = 12) und dann anschließend hieraus die entsprechende Konzentration "abgelesen". Dann wurde diese Konzentration erniedrigt ohne das Gelichgewicht zu berücksichtigen.

Richtig wäre es, die Ausgangskonzentration (10-2 molare NaOH)zu nehmen und die dann zu verdünnen 10-4 molare NaOH). Hier haben wir eine neue Gleichgewichtslage, die anhand des MWG leicht berechnet werden kann und dann den pH 10 ergibt.

Die Sache mit sehr geringen Konzentrationen bezieht sich auf pufferfreie Systeme in der Nähe von pH 7 (ca. 5,5 - 8,5), weil hier die Autoprotolyse von Wasser berücksichtigt werden muss. Eine 10-8 molare HCl hat keinen pH 8 sondern knapp unter 7.
__________________
Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim: Allein die Dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei.

Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 13.09.2018, 20:00   #5   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.029
AW: Lehrer blamieren sich beim ph-Wert bitte um Hilfe

nochmals in ergaenzung:

ehe jetzt noch mehr verwirrung aufkommt, hier eine m.a.n. korrekte behandlung:

unterstellt man, dass die NaOH gut-naeherungsweise vollstaendig dissoziiert ist*), so ergibt sich aus einer ladungsbilanzrechnung:

{[Na^+]  \  + \ [H^+]     \  = \ [OH^-] }

{\to \ \approx  }

{  c_0(NaOH) \  + \ [H^+]     \  = \ \frac {K_W}{[H^+]} }

{\to}

{[H^+]^2 \ + \ [H^+] \ * \ c_0(NaOH) \ - \ K_W \ = \ 0}

{\to }
(als chemisch sinnvolle der beiden mathematisch validen loesungen)
{[H^+] \ = \ - \ \frac {c_0(NaOH)}{2} \ + \ \sqrt { \left( \frac {c_0(NaOH)}{2} \right)^2 \ + \ K_W}}

mit den expliziten loesungen

{[H^+] \ = \ 9,99999999990000000001 (...) \ * \ 10^{-13} \ M \ \approx \ 1 * 10^{-12} \ M \ ; \ pH = 12,00000000004(...) \ \approx \ 12}
(fuer c0 = 0,01 M )

{[H^+] \ = \ 9,999999000001999995 (...) \ * \ 10^{-11} \ M \ \approx \ 1 * 10^{-10} \ M \ ; \ pH = 10,000000434(...) \ \approx \ 10}
(fuer c0 = 0,0001 M )

alles andere sind "groebere" naeherungsrechnungen, bei denen man genau dann in probleme rennt, sobald die randbedingungen fuer die gueltigkeit der entsprechenden annahmen nimmer gegeben sind
... wie es im vorliegenden fall offensichtlich passiert ist
{\to} dumm gelaufen

wuerde man nun statt von der [OH-] auszugehen**) von einer (korrespondierenden) starken scheinsaeure HX her starten, einmal mit c0 = 10-12 M , das andere mal mit c0 = 10-14 M , so erhielte man ( nach obigem schema) in beiden faellen eine loesung extrem nahe pH = 7 (und zudem im sauren)
(also ebenfalls nicht pH = 14 fuer c0 = 10-14 M , beispw., wie in der fragestellung andiskutiert)
{\to} sorum geht das also nicht, kein zulaessiger ansatz

merke ("daumenregel"): die naeherung (fuer starke saeuren, beispw.) "[H+] = c0(saeure)" gilt nur bis zu verduennungen herab bis zu ca. 10-6 M , danach ist ihre anwendung (und sind damit verbundene logeleien) unzulaessig



gruss

Ingo



*)
man kann es auch noch genauer rechnen, indem man das KB der NaOH mit einbezieht.
bringt hier jedoch keine qualitative verbesserung des beabsichtigten demonstrationseffekts, sondern macht das ganze nur unuebersichlicher - weshalb ich das naeherungsweise nicht beruecksichtigt hab
zum ansatz kommt hier ein sog. "ladungsbilanz-ansatz", bei dem die elektroneutalitaet der loesung zum ausgang genommen wird, d.h. "summe positiver ladungen = summe negativer ladungen"

**)
... fuer die, wie die beispielrechnungen zeigen, die naeherung "[OH-] {_ \approx} c0(starke base)" ja excellent zutrifft
{\to} issja auch hinreichend hochkonzentriert damit das funzt

Geändert von magician4 (13.09.2018 um 20:21 Uhr)
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Anzeige


Antwort

Themen-Optionen
Ansicht

Gehe zu

Ähnliche Themen
Thema Autor Forum Antworten Letzter Beitrag
bitte um hilfe beim protolysegrad! :( RoadRunner. Allgemeine Chemie 1 16.09.2012 19:56
brauche BITTE hilfe in chemie (Alkane) mein lehrer erklärt das so unverständlich DortmundFan Organische Chemie 1 03.12.2011 20:23
<<Wer immer sich blamieren möchte...gesammelte Werke>> bm Off-Topic 4 08.08.2011 22:55
Bitte Hilfe beim elektrochemischen Gleichgewicht Kowalski Physikalische Chemie 4 09.02.2011 16:29
Brauche bitte Hilfe beim Integrieren CharlyBrown Differenzial- und Integralrechnung
inkl. Kurvendiskussion
1 24.01.2008 22:36


Alle Zeitangaben in WEZ +2. Es ist jetzt 05:27 Uhr.



Anzeige