PH Wert in Abhängigkeit von der Tempera berechnen?
Also. Gegeben sind 100mM Tris/HCl. Bei 22,7 Grad liegt der PH bei 8,5. Welchen PH Wert hat der Puffer bei 4 Grad.
Ich brauche bitte den Rechenweg dafür.
2 Antworten
Vielleicht stelle ich mir die Aufgabe zu einfach vor, aber mit dem von Picus48 ausgegrabenen Temperaturgradienten ΔpKₐ=−0.031 K⁻¹ sollte das leicht zu lösen sein.
Denn der pH eines Puffers ist ja pH = pKₐ + lg (irgendwelche Konzentrationen). Beim Abkühlen von 22.7 auf 4 °C steigt der pKₐ um ΔpKₐ⋅ΔT, also um 0.58 Einheiten, und der pH muß dann dasselbe tun, weil die Konzentrationen nicht von der Temperatur abhängen.
Beachte, daß auch die Wasserkonstanten von der Temperatur abhängt, aber die haben wir in der Berechnung nirgendwo gebraucht.
In der HH-Gleichung nimmt man für den Term lg(Base/Säure) nicht die Gleichgewichtskonzentrationen (was exakt wäre), sondern nähert sie durch die Einwaagekonzentrationen an — bei einem typischen Puffer ist das harmlos, weil man normalerweise ≈0.1 mol/l Puffersubstanzen einsetzt, von denen sehr wenig wirklich reagiert — für pH≈8 braucht man ja 0.000001 mol/l OH⁻-Ionen (die dann auf der Seite der Base im Puffer fehlen).
Daher sollte der Term lg(Base/Säure) selbst nicht wesentlich temperaturabhängig sein, selbst wenn Kₐ sich ein bißchen ändert.
"Die Säurekonstante von Tris(hydroxymethyl)-aminomethan bei 20 °C beträgt 8,2. Sie zeigt eine recht ausgeprägte Temperaturabhängigkeit von ΔpKs = −0,031 K−1. Der pH-Wert steigt bei Abkühlung bzw. sinkt bei Erwärmung der Lösung."
https://de.wikipedia.org/wiki/TRIS
Nun weiß ich nicht, wie exakt hier verfahren werden soll. Ich mache es mir daher erst einmal einfach und rechne bei dem Puffersystem mit dieser gegebenen Temperaturabhängigkeit.
Bei pH 8,5 haben wir demnach:
pKs = 8,2 −0,031 K−1 * 2,7 K = 8,12
Bei pH 4
pKs = 8,2 −0,031 K−1 * -16 K = 8,70
Diese Werte in die Puffergleichung eingesetzt ergeben dann die zugehörigen pH-Werte:
pH = pKs + [A⁻]/[HA]
Obwohl ich bei meinem Ansatz einige Zweifel an der Richtigkeit habe, da die Temperatur eine Verschiebung des Dissoziationsgleichgewichts bewirkt. Vielleicht können die Chemiecracks in diesem Forum noch etwas beisteuern.
Meine Überlegung war, dass sich das Dissoziationsgleichgewicht TRIS/TRISH⁺ durch die Temperaturänderung verschiebt und somit der Wert für den log(TRIS/TRISH⁺) auch ändert. Oder ist genau diese Verschibung bereits mit dem ΔpKₐ berücksichtigt? Ich bin da etwas ratlos.