Berechnung der Molmasse einer unbekannten Säure?
Eine unbekannte Säure HA habe einen pKs -Wert von 4.50. Mischt man 1 g HA mit 0.1 g CsOH in reines Wasser auf, wird ein pH-Wert von 3.44 erreicht. Rechnen Sie die Molmasse von HA!
Kann man hier vereinfacht annehmen, dass [A-] ≈ [H+] ist? Danke im Voraus für eine Antwort.
2 Antworten
Die unbekannte Säure hat einen pKₐ=4.50, und 1 g davon hat zusammen mit m=0.1 g bzw. n=m/M=0.000667 mol CsOH einen pH=3.44. Die Mischung von Säure und CsOH bildet offenbar einen Puffer, also ist die Henderson–Hasselbalch-Gleichung zuständig. Die können wir jetzt so umschreiben, daß wir das Konzentrationsverhältnis Salz/ Säure bekommen:
pH = pKₐ + lg (Salz/Säure) ⟹ Salz/Säure = 10ᵖᴴ¯ᵖᴷᵃ=0.087
In der Henderson–Hasselbalch-Gleichung kann man für Salz und Säure sowohl Konzentrationen als auch Stoffmengen einsetzen. Beachte, daß das nur in vernünftigen Maßen gilt, denn wir haben ja wirklich nicht viel Substanz, und und wenn wir das in 1 l Wasser lösen, dann werden die Lösungen wohl zu verdünnt sein, um noch der HH-Gleichung zu gehorchen. Nehmen wir also an, daß das ganze „in wenigen Millilitern Wasser“ gelöst sein, vielleicht 5 ml oder auch 50 ml, aber nicht Litermengen.
Wir haben gar kein Volumen gegeben, in dem das ganze gelöst wird, also haben wir gar keine andere Wahl, als die Stoffmengen direkt einzusetzen und zu hoffen, daß die Verdünnung nicht zu groß war:
- Die Stoffmenge an Salz ist natürlich 0.000667 mol, weil dieses Salz erst durch die Reaktion mit dem CsOH entstanden ist.
- Daraus können wir sofort die Stoffmenge Säure im Puffer ausrechnen, 0.000667/0.087=0.00766 mol.
- Ursprünglich haben wir nur Säure eingewogen, das Salz entstand erst durch die Zugabe des CsOH.
- Also waren vor der CsOH-Zugabe n=0.008326 mol Säure vorhanden.
Die zuletzt ausgerechnete Stoffmenge entspricht aber genau der Einwaage m=1 g, also können wir M=m/n=120 g/mol sofort ausrechnen. Welche Säure das sein könnte, weiß ich nicht; Dihydroxybuttersäuren würden von der molaren Masse her gut passen, haben aber glaube ich alle einen etwas niedrigeren pKₐ.
Natürlich kann ich mir jetzt den Spaß machen, nachzurechnen, welcher pH für die Lösung herauskommt, wenn ich die pH-Werte für konkrete Lösungen mit irgendeinem Volumen berechne: Für 10 ml bekomme ich pH=3.44, das paßt also; für 50 ml sind es immer noch gute 3.45, für 100 ml 3.47 und für einen Liter horrible 3.59.
Danke für Ihre Antwort! Damit ist mein Problem gelöst.
A- = H+ + N(CsOH)
Das Cesiumhydroxid is ja eine starke base also "entfernt" dir jedes Mol Hydroxid ein Mol H+
Nicht ganz, aber kommt hin. Stoffmenge CsOH is die Stoffmenge A-, für die nicht zusätzlich ein H+ herumschwirrt. Stell dir vor du hättest den puffer gleich aus CsA und HA gemischt. Mit Henderson- Hasselbalch ausrechnen!
Entspricht dann die Konzentration des CsOH der Konzentration von A-?