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Alt 13.10.2009, 09:51   #1   Druckbare Version zeigen
Eby weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 17
MWG+pKs+pH-Wert von Halogenwasserstoffsäuren

Hallo liebe Mitchemies,

Ich hätte mal eine Frage...ich hab schon bei Google und Wikipedia gegickt, aber ich find nichts Vernünftiges.

Ich soll von Halogenwasserstoffsäuren allgemein:

- das MWG
- den pKs-Wert und
- den pH-Wert herausfinden...

Kann mir jemand helfen? Ich hab schon überall geguckt, aber wie gesagt, ich hab da nichts Ordentliches herausgefunden.

Vielen Dank schonmal im Vorraus!
Eby
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Alt 13.10.2009, 11:22   #2   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: MWG+pKs+pH-Wert von Halogenwasserstoffsäuren

Nehmen wir mal nicht HCl, sondern HF
Dann gilt HF als Säure, wenn es in Wasser H+ Ionen oder in anderer Schreibweise H3O+ Ionen bilden kann gemäß der folgenden "Protolysereaktion":
{HF\rightleftharpoons H^+ +F^-} oder in anderer Schreibweise, die natürlich dasselbe bedeutet:
{HF+H_2O\rightleftharpoons H_3O^++F^-}
Auf beider Reaktionsgleichungen kann man jetzt das MWG anwenden und erhält, wenn man die Konzentrationen der beteiligten Stoffe in mol/l einsetzt:
{ {c(H^+)\cdot c(F^-)\over c(HF)}= K_1}
bzw: {{c(H_3O^+)\cdot c(F^-)\over c(HF)\cdot c(H_2O)}= K_2}
Wenn man nun in der 2. Schreibweise das c(H2O), weil es in allen verdünnten Lösungen praktisch konstant 55,5 mol/l beträgt mit der Konstanten K2 zusammenfaßt, sodaß K2*c(H2O) = K1 wird, und weil c(H+) natürlich = c(H3O+) ist, nennt man die Konstante K1 den Ks Wert der betreffenden Säure.
Weil Ks Werte meist unhandlich kleine oder große Werte sind, macht man daraus den pKs Wert gemäß der Gleichung: {pK_s=-lg(K_s)} oder umgekehrt: {K_s=10^{-pK_s}} (analog zum pH-Wert)
Der pKs Wert der HF beträgt nun 3,14 woraus sich der Ks Wert zu 7,24*10-4 berechnen läßt, mit der Einheit mol/l , die man aber bei Berechnungen nicht jedesmal benötigt.
Und nun zum pH-Wert: Eine Säure hat keinen "pH-Wert", den hat nur eine wässerige Lösung mit bestimmter Konzentration. Nehmen wir also mal an, wir würden 0,1 mol HF in einem Liter Lösung haben, dann wäre c0(HF) = 0,1 mol/l .Das ist die eingesetzte Stoffmengenkonzentration. Wegen der Protolyse ist die im Gleichgewicht vorhandene c(HF) natürlich kleiner, weil ja ein Teil zu H+ und F- Ionen aufgespaltet ist.
Da bei der Aufspaltung c(F-) = c(H+) und c(HF) = c0(HF) - c(H+) ist, lautet das MWG jetzt:
{{c(H^+)^2\over c_0(HF)-c(H^+)}= K_s} Das ist eine Quadratische Gleichung mit c(H+) als unbekannter.
Bei "schwachen" Säuren, die nur zu einem ganz geringen Anteil protolysieren, kann man jetzt im Nenner das c(H+) vernachlässigen, sodaß man einen guten Näherungswert für c(H+) erhälz gemäß:
{c(H^+)\approx \sqrt{c_0(HF)\cdot K_s}}
Ich habe mal zum Vergleich den exakten Wert und den Näherungswert für dieses Beispiel berechnet:
{c(H^+)= 8,2\cdot 10^{-3}mol/l} ,worau sich der pH = 2,1 berechnet
{c(H^+)\approx 8,5\cdot 10^{-3}mol/l} , woraus sich der pH = 2,1 berechnet. Der Unterschied ist bei schwachen Säuren vernachlässigbar klein.

Wenn es sich, wie bei HCl um eine "starke" Säure handelt, dann protolysiert diese Säure in Wasser vollständig, sodaß es kein Gleichgewicht gibt. Dann berechnt sich der pH Wert einfach aus:{pH=-lgc(HCl)} das wäre dann bei c =0,1 mol/l = 1

Geändert von Auwi (13.10.2009 um 11:28 Uhr)
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 13.10.2009, 12:30   #3   Druckbare Version zeigen
Eby weiblich 
Mitglied
Themenerstellerin
Beiträge: 17
AW: MWG+pKs+pH-Wert von Halogenwasserstoffsäuren

Also kann man nicht allgemein sagen, dass das MWG sich bei allen Halogenwasserstoffsäuren gleich verhält?
Wie ist denn das dann beim pH-Wert? Nimmt der quasi bei allen Halogenwasserstoffsäuren den gleichen Wert an oder ist der speziefisch je nach Verdünnung?
Eby ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 13.10.2009, 13:59   #4   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: MWG+pKs+pH-Wert von Halogenwasserstoffsäuren

Der pH Wert ist die Eigenschaft einer wässerigen Lösung, und nicht die Eigenschaft einer Säure.
Alle Säuren, die praktisch zu 100% protonisiert werden, also die "starken" Säuren (HCl ; HI ; HClO4 ; H2SO4 mit seinem 1. Proton haben deshalb bei einer Konzentration von 1 mol/l den pH-Wert = 0
bei c = 0,1 mol/l pH = 1 , bei c = 0,01 mol/l pH = 2 und bei c = 0,001 den pH = 3
Aber z.B. Salpetersäure, die auch als "stark" gilt, protonisiert nicht 100%-ig, deshalb hat sie auch einen pKs-Wert von -1,32
Das würde bedeuten, daß ihre 0,1 mol/l Lösung nicht den pH = 1 haben sollte.
Wenn Du das in die von mir angegebene Gleichung einsetzt, käme für c(H+) 0,0995 heraus, also nicht ganz 0,1
Der pH Wert ist dann 1,002
Wenn aber der pKs Wert in die Nähe von 3 kommt, dann bedeutet das, das nur noch sehr kleine Mengen der Säure protonisiert sind, weshalb der pH-Wert dann deutlic höhe ist als die Säurekonzentration.
Aber Vorsicht: Wenn man sich dem pH = 7 nähert, dann sind ja auch die H+ -Ionen des Wassers nicht mehr zu vernachlässigen.
Bei allen Säuren, die 100%-ig protolysieren gilt das MWG ja nicht, weil es garkeine Gleichgewichtsreaktion gibt, da ja keine nicht protolysierte Säure mehr vorhanden ist ( c = 0 ), und durch Null "darf" man ja bekanntlich nicht dividieren!
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
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