Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 12.03.2018, 14:00   #1   Druckbare Version zeigen
MiiezeMiieze weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 4
Pufferaufgabe

Hallo Community,

ich sitze leider seit einpaar Tagen an folgender Aufgabe fest.
Es werde ein Puffer aus
100 cm3 0,1 M NH4Cl - Lösung und
50 cm3 0,1 M NH3 Lösung Hergestellt.
Die erhaltene Lösung werde auf 1l mit Wasser aufgefüllt. Berechnen Sie den PH-WErt dieser Pufferlösung.

pKs(NH4+)=9.24
mir ist klar wie ich den PH-wert berechne, wenn ich das Volumen und das anschließend nachgefüllte Wasser nicht beachte, aber das ist doch falsch oder? Leider erschlagen mich die Formeln langsam und ich verliere den Überblick ganz.

Danke im voraus.
MiiezeMiieze ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.03.2018, 15:53   #2   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 17.852
AW: Pufferaufgabe

Der log-Term der Puffergleichung gibt das Verhältnis der Konzentrationen oder der Stoffmengen wieder. Damit ist der pH, der so berechnet wird, von der Konzentration bzw. der Verdünnung unabhängig.

In den Grenzen der Gültigkeit der Puffergleichung, besonders der Konzentrationsgrenzen sowie unter Berücksichtigung der Annahmen bei der Herleitung der Puffergleichung ist es also egal, ob das am Ende 0,15L, 1L oder 10L sind. Selbstverständlich ist die Pufferkapazität jeweils eine ganz andere.

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.
jag ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.03.2018, 16:09   #3   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.990
AW: Pufferaufgabe

Zitat:
(...) wenn ich das Volumen und das anschließend nachgefüllte Wasser nicht beachte, (...)
wenn dir das klar ist, wenn du also sicher im blick hast dass und wie du dann das ganze in der stoffmenger-domaene in den formalismus der Henderson-Hasselbalchgleichung einzupflegen hast, dann mach es einfach so: denn genau das ist es hoechstwahrscheinlich, was man von dir sehen will

{\to} ein solches verfahren stellt eine naeherungsloesung dar, bei der so getan wird, als sei der sich einstellende pH eines puffers allein vom verhaeltnis der stoffmengen abhaengig, nicht jedoch von der absolut-konzentration
... und es rechtfertigt sich daraus, dass es meist einfach ein hinreichend korrektes*) ergebnis liefert

dennoch:
Zitat:
(...) aber das ist doch falsch oder?
sagen wir so: es ist richtig genug (sofern wir eben ueber eine schwache base und ihr konjugiertes salz reden)

feinschmecker koennten sich allerdings auch den naechst genaueren loesungsansatz waehlen und ueber das MWG ( und dann unter einbezug der konzentrationen) wie folgt rechnen:


{K_S \ = \ \frac {\left( c_0(B) \ + \ [H^+] \right) \ * \ [H^+]}{c_0(HB^+) \ - \ [H^+]}}

rechnest du dir dann (ueber die naeherungsannahme der volumensadditivitaet) die initialkonzentrationen c0 deiner komponenten in der vereinigten suppe aus , setzt die werte ein und loest die sich ergebende quadratische gleichung in [H+] , so erhaeltst du die (gegenueber dem obigen ansatz) verfeinerte loesung

gruss

Ingo


*)
ich verstehe darunter, dass es bis zur 2. nachkommastelle des pH keine andere loesung liefert, als der nachst-verbesserte loesungsansatz
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.03.2018, 16:59   #4   Druckbare Version zeigen
MiiezeMiieze weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 4
AW: Pufferaufgabe

Also um nochmal sicher zugehen:

Meine beiden Rechenwege sahen wie folgt aus:
a)
1. Reaktionsgleichung aufstellen:
NH4 + H2O {\rightleftharpoons} H3O+ + NH3
2. Gleichgewichtsgleichung aufstellen:

Ks= ([ H3O+]*[NH3)/([NH4])

3. Stelle diese Gleichung nach H3O+ um und setze meine Werte dann jeweils an und erhalte folgende Gleichung:

10-9,24*(0,1/0,1)=5,75*10-10

4. Nehme den negativen Log. um den PH-Wert zu berechnen:
pH= -log (5,75*10-10)=9,24

b)
1.) Nutze gleich die Henderson Hasselbalch Gleichung:
pH= 9,24-log10(0,1/0,1)=9,24

und so wie ich euch jetzt verstanden habe wäre ich mit der Aufgabe fertig, denn das nachgefüllte Wasser und gegebene Volumen wäre für diese Teilaufgabe irrelevant?
MiiezeMiieze ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.03.2018, 17:02   #5   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 17.852
AW: Pufferaufgabe

Nein, denn
Zitat:
100 cm3 0,1 M NH4Cl - Lösung und
50 cm3 0,1 M NH3 Lösung
sind 0,01mol bzw. 0,005mol.

Gruß

jag
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jag ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.03.2018, 17:21   #6   Druckbare Version zeigen
MiiezeMiieze weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 4
AW: Pufferaufgabe

Also Korrigiert sehe es so aus:

[...]

3. Stelle diese Gleichung nach H3O+ um und setze meine Werte dann jeweils an und erhalte folgende Gleichung:

10-9,24*(0,01/0,005)=1,15*10-9

4. Nehme den negativen Log. um den PH-Wert zu berechnen:
pH= -log (1,15*10-9)=8,939

b)
1.) Nutze gleich die Henderson Hasselbalch Gleichung:
pH= 9,24-log10(0,01/0,005)=8,939
MiiezeMiieze ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.03.2018, 17:23   #7   Druckbare Version zeigen
jag Männlich
Mitglied
Beiträge: 17.852
AW: Pufferaufgabe

Ja, passt.

Gruß

jag
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jag ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.03.2018, 17:26   #8   Druckbare Version zeigen
MiiezeMiieze weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 4
AW: Pufferaufgabe

super Dankeschön
MiiezeMiieze ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 12.03.2018, 17:54   #9   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.990
AW: Pufferaufgabe

hinweis:

deine beiden ansaetze (a) und (b) sind mathemathisch gleichwertig, da du die gleiche grundformel - lediglich einmal in der beidseitig logarithimerten form, das andere mal unlogarithmiert - benutzt hast

{\to } die Henderson-Hasselbalch.gleichung ist das gleiche wie das MWG "in der form mit ausschliesslich initialkonzentrationen" - nur eben durchlogarithmiert

{\to} willst du jedoch verfeinerte ergebnisse, so musst du beruecksichtigen dass die H+ ja irgendwie gebildet werden muessen - die entstehen ja nicht aus lauwarmer luft - und somit eben (hier: zu lasten des ammomniums) korrekturen wie von mir gezeigt angebracht werden koennten.

(weitere verfeinerungen bestuenden dann darin, das KW des wassers selbst mit einzubeziehen , sich auch mal die (eigentlich nach strenger herleitung dort hingehoerenden ) aktivitaeten statt der (nur naeherungsweise damit identischen) konzentrationen herzunehmen usw. - was dann zuegig in das loesen hoeherer terme in [H+]x fuehrt)

{\to} im verfeinerten ansatz wuerdest du dann auch eine volumensabhaengigkeit finden, dass also beispw. deine andiskutuerten 10 L gesamtvolumen doch schon ein anderes ergebnis zeigen also nur bei auffuellen ad 1 L

... ggf. eben allerdings erst in der sprichwoertlichen 42. nachkommastelle, also im bereich "chemisch-praktisch irrelevant"


gruss

Ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
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allgemeine chemie, ph-wert, puffer, wasser

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