Ph wert?

Kann mir jemand bitte die Aufgabe erklären, bitte. Vielen vielen Dank

25 ml gasförmiger HCL (20°C, Normaldruck) werden mit 2 l Wasser gemischt.

Welchen pH-Wert besitzt es? Lösung ist 3

Answer 1

[indiachinacook]

Zuerst rechnen wir die 25 ml = 25⋅10⁻⁶ m³ Gas in eine Stoffmenge um. Wenn man wie ich die molaren Volumina für alle möglichen Temperaturen nicht im Kopf hat, dann nimmt man dazu die Gasgleichung pV=nRT ⟹ n=pv/(RT)=0.00104 mol/l. Dabei habe ich angenommen, daß „Normaldruck“ für 1.01325⋅10⁵ Pa steht.

Das wird in 2 l Wasser gelöst, also ist die Konzentration c=n/V=0.00052 mol/l. Da HCl eine starke Säure ist, bekommt man den pH einfach als pH=−lg(c)=3.28.

Jetzt stellt sich die Frage, warum die dritte Antwort den dritten pH-Wert vorschlägt, und der auch nicht zur Lösung paßt.

• fragenhelfer888 hat im Prinzip gleich gerechnet wie ich, allerdings hat er die Um­rech­­nung von Gasvolumen auf Stoffmenge mit dem molaren Volumen und nicht mit der Gasgleichung gemacht. Das wäre auch OK, wenn er den richtigen Zahlen­wert für das molare Volumen verwendet hätte. Aber sein Wert von Vₘ=22.4 l gilt bei 0 °C, nicht bei den in der Angabe genannten 20 °C, daher kommt ein bißchen etwas anderes heraus.
• Anwesende hat mit einem molaren Volumen Vₘ=25 l gerechnet und kommt un­ge­fähr auf dieselbe Stoffmenge wie ich, nämlich ≈0.001 mol. Sie hat aber über­sehen, daß man in 2 l Wasser lösen soll, also ist c(HCl)=n/V=⁰·⁰⁰¹/₂=0.0005 mol/l und der pH≠3
• Komischerweise scheint derselbe Fehler auch in Deiner Musterlösung passiert zu sein. Ich sehe nicht, wie die „Lösung“ pH=3 zur Angabe paßt.
• Die Möglichkeit, daß mir irgendein Brainfart unterlaufen ist, kann aber nie ganz aus­geschlossen werden.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

Answer 2

[fragenhelfer888]

Der pH-Wert ist definiert als der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität. Für verdünnte Lösungen kann man stattdessen, die Wasserstoffionenkonzentration [H^+] (hier angegeben in Mol pro Liter) verwenden.

$pH\approx-\log_{10}\left(\left[H^+\right]\cdot\frac{L}{mol}\right)$

Ideales Wasser ist neutral, d.h. dessen Wasserstoffionen musst du nicht beachten, da auf jedes Wasserstoffion ein Hydroxidion kommt.

Da Chlorwasserstoff in Wasser nahezu vollständig zu Wasserstoffionen und Chloridionen dissoziiert, ist die Stoffmenge n_{H^+} an Wasserstoffionen in 25 Milliliter Chlorwasserstoff gleich der Stoffmenge an Chlorwasserstoff. Diese kann man berechnen, indem man das Volumen V_{HCl} des Chlorwasserstoffes (25 Milliliter) durch das molare Volumen V_{m, HCl} von Chlorwasserstoff teilt.

$n_{H^+}=\frac{V_{HCl}}{V_{m,\ HCl}}$

Die Konzentration an Wasserstoffionen ergibt sich aus dem Quotienten der Stoffmenge und des Gesamtvolumens. Dieses Volumen setzt sich aus dem Volumen des Chlorwasserstoffes (25 Milliliter) und dem Volumen des Wassers (2 Liter) zusammen.

$\left[H^+\right]=\frac{n_{H^+}}{V_{HCl}+V_{H_2O}}=\frac{V_{HCl}}{V_{m,\ HCl}\cdot\left(V_{HCl}+V_{H_2O}\right)}$ $pH\approx-\log_{10}\left(\frac{V_{HCl}}{V_{m,\ HCl}\cdot\left(V_{HCl}+V_{H_2O}\right)}\cdot\frac{L}{mol}\right)$

V_{HCl} = 0,025 L , V_{m, HCl}* ≈ 22,41 L/mol , V_{H_2O} = 2 L

$pH\approx-\log_{10}\left(\frac{0,025\ L}{22,41\ \frac{L}{mol}\cdot\left(0,025\ L+2\ L\right)}\cdot\frac{L}{mol}\right)\approx3,26$

* Ich habe hier für das molare Volumen von Chlorwasserstoff das molare Volumen eines idealen Gases eingesetzt.

Comments

[gaba88]

Vielen vielen Dank :))

Answer 3

[anwesende]

Hi,

25ml sind 1/1000 Mol (googel mal nach Molvolumen idealer Gase)

Also 0,001 oder 10^-3

Jetzt den negativen deakdischen Log und schon bist du bei 3.

m.f.G.

anwesende

Comments

[gaba88]

wie kommst du drauf, dass 25mL 1/1000 mol sind? Kannst du das bitte erklären?

[gaba88]

1ml sind 1/1000 mol, aber ich habe 25mL

[anwesende]

@gaba88

falsch. Googel mal Molvolumen idealer Gase