pH-Wert bei Puffersystem?
Hallo, ich habe bei dieser Aufgabe Schwierigkeiten:
Es werden 500 mL einer wässrigen Lösung mit 4,2 g Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) und 5,3 g Natriumcarbonat (Na2CO3) hergestellt. Danach werden 10 mL Salzsäure (c = 1 mol L¹) zu dieser Pufferlösung gegeben.
Berechnung des Ausgangs-pH-Wert und den pH-Wert der Pufferlösung nach Zugabe der Salzsäure.
Vielen Dank im voraus!
2 Antworten
Zuerst suchst du dir die Molmassen der beiden Substanzen raus:
M (NaHCO3) = 84 g/mol
M (Na2CO3) = 106 g/mol
Danach berechnest mit n = m/M die jeweiligen Stoffmengen:
n (NaHCO3) = 0,05 mol
n (Na2CO3) = 0,05 mol
Dann suchst du den pKs-Wert von Hydrogencarbonat (pKs = 10,33) raus und setzt alles in die Henderson-Hasselbalch-Gleichung ein. Da sich das Volumen eh rauskürzt, können wir auf die Umrechnung in eine Konzentration verzichten):
pH = 10,33 + log (0,05 / 0,05) = 10,33
Jetzt kommt die Salzsäure ins Spiel.
Zuerst berechnet man die Stoffmenge der Salzsäure mit n = c • V
n (HCl) = 0,01 mol
Die Stoffmenge der Säure (NaHCO3) vergrößert sich um diesen Wert, weil die Protonen der Salzsäure mit dem Carbonat zu Hydrogencarbonat reagieren. Entsprechend verringert sich die Stoffmenge der Base (Na2CO3) um diesen Wert: CO3(2-) + H(+) => HCO3(-)
n(NaHCO3) = 0,06
n(Na2HCO3) = 0,04
Diese beiden Werte setzt du nun erneut in die HH-Gleichung ein:
pH = 10,33 + log (0,04/0,06) = 10,15
FERTIG
- Du hast m=4.2 g NaHCO₃, das sind n=m/M=50 mmol
- Außerdem 5.3 g Na₂CO₃ bzw. ebenfalls 50 mmol
- Letzlich noch 10 ml HCl bzw. n=cV=10 mmol
Die HCl reagiert mit der stärksten Base im System das ist Carbonat:
CO₃²⁻ + HCl ⟶ HCO₃⁻ + Cl⁻
Sie setzt also von den ursprünglich vorhandenen 50 mmol CO₃²⁻ genau 10 mmol zu HCO₃⁻ um ; letztlich haben wir also 50−10=40 mmol Carbonat und 5+10=60 mmol Hydrogencarbonat im System.
Das Säure/Base-Gleichgewicht zwischen Carbonat und Hydrogenarbonat wird von der zweiten Säuredissoziationskonstante der Kohlensäure (pK₂=10.33) beschrieben. Vor der Säurezugabe ist der Puffer symmetrisch, also pH=pK₂, und nach der Säurezugabe brauchen wir die Henderson–Hasselbalch-Gleichung:
pH = pK₂ + lg (Base/Säure) = 10.33 + lg (40⁄60) = 10.15
Vor der Säurezugabe ist der Puffer symmetrisch, also pH=pK₂
Was meinst du hier konkret mit "symmetrisch"? Kannst du das bitte genauer erklären?
Ich glaube die Stoffmenge HCl stimmt bei dir nicht (10 ml HCl c=1 mol/l ⇒ n=10 mmol)