pH-Wert einer verdünnten Lösung
Habe ich ein grundsätzliches Verständnisproblem?
zur Berechnung des pH-Wertes Ammoniumchloridlösung verschiederner Konzentrationen verwende ich für einen Protolyten mit pKs(NH4+) = 9,25 die Gleichung pH=(pKs-lg(c))/2. Für eine 1molare Lösung (1mol/l) ergibt das den nachvollziehbaren pH-Wert von ca 4,6 (sauer).
Ändere ich die Verdünnung in 10er Potenzen, dann gelange ich bei einer 10^-5 molaren Lösung des selben Salzes zu pH= 7,625 und bei einer 10^-9 molaren Lösung zu pH=9,125
Irgendetwas muss falsch sein!
Nur durch das Verdünnen kann ich doch nicht aus einer sauren Lösung eine basische machen oder doch?
5 Antworten
Daß eine Formal mal zusammenbricht, ist kein ungewöhnliches Phänomen. Was ist der pH-Wert einer 10^−3 mol/l HCl? Richtig, drei. Bei einer 10^−5 mol/l? Natürlich fünf. Bei einer 10^−8 mol/l? Vielleicht nicht gerade acht.
Das Problem ist, daß diese vorgekauten Formeln, wie man sie im Kindergarten lernt, eben nur innerhalb gewisser Bereiche gültig sind. In diesem Fall für Konzentrationen größer 10^−7 mol/l. Denn für kleinere Konzentrationen mußt Du das Wassergleichgewicht mitgberücksichtigen.
Der pH-Wert von Ammoniumchloridlösungen beträgt: 1 mol/l 4.63, 0.1 mol/l 5.12, 0.01 mol/l 5.62, 0.001 mol/l 6.12, 10^−4 mol/l 6.59, 10^−5 mol/l 6.90, 10^−6 mol/l 6.988, 10^−7 6.9988, 10^−8 mol/l 6.99988. Du siehst also, daß er für hohe Verdünnungen nach 7 konvergiert (alles berechnet mit pK=9.25).
Das kannst Du ausrechnen, wenn Du die Gleichung für die Säuredissoziation (K=Ammoniak·Hydronium/Ammonium) mit dem Wassergleichgewicht (Kw=Hydroxid·Hydronium) koppelst und ein paar offensichtliche Ansätze einbaust. Dann bekommst Du den pH-Wert aus einer quadratischen Gleichung, die auch bei geringen Konzentrationen gilt.
Du musst nichts rechen dafür: der pH ist 5,6 ;
weil: du mit deiner vorhergehenden Berechnung schon die Konzentration der H3O+-Ionen in Lösung geschätzt hast.
Die Verdünnung um den Faktor 10 bedeutet damit eine erhöhung des pH um "-lg0,1" dies entspricht: pH+1
genauere Erklärung:
-lg x = pH4,6
-lg 0,1x=?
-lg 0,1x = -lg0,1 +(-lg x) (logaritmusrechenregeln)
=1 -lg x (- lgx war 4,6)
-> -lg 0,1x= 4,6+1=5,6
Fertig!
vorrausgesetzt dein berechneter pH Wert von 4,6 ist richtig.
Irgendetwas muss falsch sein!
Richtig. Du hast den Anwendungsbereich der Formel überschritten, die gilt nur für verdünnte Lösungen. Und verdünnt heißt weder konzentriert noch extrem verdünnt.
Nur durch das Verdünnen kann ich doch nicht aus einer sauren Lösung eine basische machen oder doch?
Selbstverständlich nicht. Rechne doch in dem Fall einfach mit der Protonenkonzentration und beachte, daß es da etwas bei Wasser der Temperatur 22 °C gab. ;)
Du weisst aber schon, dass der pondus Hydrgenii der negativ dekadische Logarithmus der Protonenkonzentration ist?!?
Um einen Liter einer Säure mit pH=2 auf pH=6 zu verdünnen müsstest 10 m³ Wasser hinzusetzen, basisch kann es nie werden, da Du dich maximal asymptotisch an pH=7 annähern kannst.
Frage beantwortet?!? ;o)
http://www.peraugym.at/chemie/lh/ueph1.pdf
Um es kurz zu machen, lies die letzten 13 Zeilen!
Okay, jetzt kommt Licht in die Angelegenheit! (Ich komme aus der Mathematik und da gelten Formeln, soweit nicht eingeschränkt, für alle reellen Zahlen.) Nebenbedingungen sollten also erwähnt werden.
vielen, Vielen Dank
Bei größerer Verdünnung muss die Autoprotolyse des Wassers berücksichtigt werden, deshalb kann der Wert niemals alkalisch werden.
Was stimmt dann an den Grundüberlegungen nicht?
Ist die Formel nicht zutreffend, gibt es keine so niedrige Konzentration von 10^-9 oder ändert sich der pKs-Wert bei einer solchen niedrigen Konzentration?
Wenn die Berechnung für 1 mol/l gilt, warum dann nicht für 0,000000001 mol/l ?