Berechnen Sie den pH-Wert einer 0.050 mol/L, und einer 0,030 mol/L Ameisensäure,
pKa=3.75.
Ich hätte einfach gesagt, dass -log(0.05) der pH Wert ist, aber in den "Lösungen" wir das mit 0.5 * (3.75 - log(0.05)) berechnet(, doch der Lösungskatalog enthält Fehler).
#Was ist nun richtig? Nach welcher Formel wird das in den "Lösungen berechnet?
LG
ZworK
Beste Antwort
Die Formel
pH = -log (c₀)
gilt nur für starke Säuren (pKs < -1,74) sprich für Säuren, die in verdünnter Lösung vollständig protolysieren.
Die Formel
pH= 0.5 ( pKs - log (c₀) )
gilt in erster Näherung nur für schwache Säuren (4,5 < pKs < 9,5), d.h. für Säuren, bei denen der Anteil an dissoziierten Säuremolekülen kleiner ist als der der undissoziierten.
Mit einem pKs von 3,77 ist die Ameisensäure indes eine mittelstarke Säure und solche dissoziieren nicht mehr oder nur bei unendlicher Verdünnung vollständig, jedoch ist der Anteil an dissoziierten Säuremolekülen immer noch recht hoch. Beide der obigen Näherungen treffen hier daher nicht mehr zu bzw. sind u.U. zu ungenau.
Anstatt dessen wird die Formel
[H₃O⁺] = - Ks / 2 + Quadratwurzel( Ks² / 4 + Ks * c₀ )
verwendet. Der negative dekadische Logarithmus der H₃O⁺-Konzentration ist dann der pH-Wert.
Beispiel zu c₀ = 0,050 mol/L:
pKs = 3,77
==> Ks = 10^-3,77
[H₃O⁺] = - Ks / 2 + Quadratwurzel( Ks² / 4 + Ks * c₀ )
[H₃O⁺] = -10^-3,77 / 2 + Quadratwurzel( (10^-3,77)² / 4 + 10^-3,77 * 0,050 mol/L)
[H₃O⁺] = 2,8 * 10⁻³ mol/L
==> pH = -log (2,8 * 10⁻³ mol/L) = 2,6
Möchte man dennoch eine der beiden von Dir vorgeschlagenen Formeln verwenden, sollte man selbstverständlich die für schwache Säuren nehmen.