4.4 pH-Wert unterschiedlich starke Säuren

HA + H₂O ⇌ A¹⁻ + H₃O⁺ 
• c(H₂O ) = konst.
• c₀ = Ausgangskonzentration.
• c(H⁺) = c(A¹⁻) Vernachlässigung der Autoprotolyse (für c₀(HA) ≥ 10⁻⁶ mol/l (Eigendissoziation des Wassers))

Exkurs

Falls euch folgendes schwerfällt, schaut nochmals im Kapitel der Gleichgewichtchemie nach; dort wurde es schon einmal behandelt. 

c) Allgemein             HA +       H₂O ⇌      A¹⁻     +      H₃O⁺

c(H⁺) = c(A¹⁻) = x

a) sehr starke Säuren (pK_S < -1,74) und Basen (pK_B < -1,74)
Sehr starke Säuren reagieren vollständig mit Wasser.
(Oxoniumion ist die stärkste Säure, die in wässriger Lösung existieren kann.)

 HA       +           H₂O         ⇌           A¹⁻      +        H₃O⁺

c(H₃O⁺) = c₀(HA)

pH = - lg (c₀(HA))

Bsp.: Wie groß ist pH für Salzsäure mit 0,01 mol/L HCl?
Antw.: Ausgangskonz. = Konz. an c(H₃O⁺) = 0,01 mol/L = 10⁻² mol/L
pH = 2

Für starke Basen werden in wässrigen Lösungen vollständig protoniert.
c(OH⁻) = c₀(A¹⁻)

Bsp.: Wie groß ist der pH-Wert von Natronlauge mit 0,1 mol/L NaOH?

c(OH⁻) = 0,1 mol/L
pOH = - lg 10⁻¹ = 1
pH = 14 – pOH = 13

b) schwache Säuren und Basen

HA      +          H₂O           ⇌            A¹⁻           +          H₃O⁺

Das GG liegt fast vollständig auf der linken Seite (c₀ >> c(A¹⁻))

c(HA) = c₀(HA)

für Basen entsprechendes (Ersetzung mit c(OH⁻); pOH; pKB; A¹⁻

Bsp.:
1. Nenne die Oxoniumionen-Konzentration und den pH-Wert in einer Lösung von salpetriger Säure mit c₀(HNO₂) = 0,10 mol/L bei 25°C? (KS = 4,5 • 10⁻⁴ mol/L)

HNO₂ + H₂O ⇌ NO₂⁻ + H₃O⁺

2. Die Lösung einer schwachen Säure HX mit 0,10 mol hat den pH-Wert von 3,30. Wie groß ist der K_S und der pK_S-Wert?
geg.:

3. Welchen pH-Wert hat eine Lösung von 0,1 mol Natriumacetat pro Liter (pKS = 4,74) ? Formuliert dazu auch die Reaktionsgleichung als Strukturformeln.

 CH₃COO¹⁻                        +           H₂O                   ⇌                   CH₃COOH             +        OH⁻

pK_B = 14 – pK_S =14 – 4,74 = 9,26

Schwache Base: