pH-Wert Perchlorsäure?
Kann mir jemand Tipps geben für die Lösung der Aufgabe auf dem Bild? Meines Wissens handelt es sich um eine starke Säure, aber die pH-Formel für starke Säuren pH = - log[c(Säure)] liefert die falsche Lösung. Für den zweiten Teil habe ich keine Idee.
3 Antworten
Die Formel geht fehl wegen der näherungsweisen Gleichsetzung von c(H+) mit der Anfangskonzentration c0 der Säure. Bei so einer geringen Anfangskonzentration dürfen aber die H+ aus der Autoprotolyse des Wassers nicht mehr vernachlässigt werden und du kommst für die pH-Berechnung nicht um einen Ansatz über die Ladungsbilanz herum. Es gilt hier:
c(H+) = c(OH-) + c(ClO4-)
Mit x=c(H+) erhältst du daraus
x = Kw/x + c0
x^2 - c0*x - Kw = 0
Durch Lösen dieser quadratischen Gleichung berechnest du c(H+) und daraus den pH-Wert (ich hab pH=6,89 raus).
Die Ladungsbilanz weist dir auch gleich den Weg zur Beantwortung der zweiten Frage. Wie du siehst, setzt sich die Konzentration an H+ in dieser Lösung aus zwei Beiträgen zusammen: aus der Autoprotolyse des Wassers (dieser Anteil ist gleich c(OH-), denn mit jedem H+ entsteht bei der Autoprotolyse ein OH-) und aus der Dissoziation der Säure (dieser Anteil ist so groß wie c(ClO4-)):
c(H+)_gesamt = c(H+)_aus H2O + c(H+)_aus HClO4
Du musst also c(OH-) berechnen, wobei c(OH-) = Kw / c(H+)_gesamt gilt und dann zu c(H+)_gesamt ins Verhältnis setzen (ich komme auf rund 61 %).
Du musst nicht die normale Formel sondern die für stark verdünnte Lösungen nehmen, es macht ja keinen Sinn, dass eine neutrale Lösung nach Hinzugabe einer Säure basisch wird - Stichwort Ionenprodukt des Wassers.
Hi,
du musst hier beide Teilfragen in die Beantwortung einbeziehen.
- Die Dissziation des Wassers liefert 10^-7 mol/L an H+. Deswegen hat Wasser ja pH7. :)
- Deine Säure liefert nur 10^-8 mol/L an H+. Das ist nahezu nichts.
=> Bei Säuren, deren Konzentration 10^-6 oder weniger beträgt, muss man die Protonen aus der Dissoziation des Wassers noch draufaddieren. Bei höheren Säurenkonzentrationen fällt dieser kleine Anteil unter den Tisch.
Beides zusammen ergibt: (1* 10^-7) + (1* 10^-8) = 1,1 * 10-7[mol/L]
Und von diesem Wert kannst du dann über deinen gewohnten Logarithmus den pH-Wert berechnen.
Den prozentualen Anteil kannst du damit easy ausrechnen.
LG
MCX
Volle Zustimmung. c(H₃O⁺) ist in diesem Beispiel nicht 10⁻⁷+5·10⁻⁸=1.5·10⁻⁷ mol/l, sondern nur 1.3·10⁻⁷ mol/l (und der pH nicht 6.82 sondern 6.89). Der Unterschied ist marginal, aber es ist ein schönes Beispiel wie das Le-Chatelier-Prinzip funktioniert und daher auch didaktisch wertvoll.
Ich gebe euch inhaltlich völlig Recht, aber ich habe mich bei der Formulierung meiner Antwort gefragt, ob der Fragesteller, der sich über seinen alkalischen pH-Wert wundert, schon so weit in die Materie eingestiegen ist.
Denn in unseren Oberstufen-Vorgaben sind solche Berechnungen (leider) nicht vorgesehen. Da wird mit einem weit weniger anspruchsvollen Süppchen gekocht.
LG und einen euch einen guten Start in die kommende Woche! :)
MCX
Auch wenn der Unterschied gering sein wird: die Eigendissoziation liefert nur in reinem Wasser 10-7 mol/l H+. In Anwesenheit einer Säure wird das Autoprotolysegleichgewicht in Richtung des Edukts Wasser verschoben und liefert weniger