Was passiert, wenn man eine Säure mit Laugen zusammentut? Wird es neutral?
Säure (1)+ Lauge (14) = 7?
Säure (4)+ Lauge (10) =7?
4 Antworten
So einfach ist das nicht. Wenn du gleiche Volumina einer einprotonigen, verdünnten , mindestens starken Säure und einer ebensolchen Base, deren pH-Werte in Summe 14 ergeben, mischst, dann bekommst du eine Lösung mit einem pH-Wert von 7 in hinreichender Genauigkeit.
Wenn du also in deinem zweiten Beispiel gleiche Volumina von Salzsäure und Natronlauge verwendest funktioniert die Rechnung. Im ersten Beispiel hast du eine Summe von 15, das klappt nicht. Mit Natronlauge von pH 13 und Salzsäure von pH 1 würde es funktionieren, Salzsäure mit pH 0 und Natronlauge mit pH 14 wären zu stark konzentriert.
Meine Glaskugel teilt mir flimmernd mit, daß die Zahlen in Klammern einem pH-Wert entsprechen könnten.
Grundsätzlich gilt: Wenn Du zwei Lösungen mit unterschiedlichem pH-Wert zusammenschüttest, dann kann der pH der gemischten Lösung buchstäblich überall liegen, sogar außerhalb des von den beiden Ausgangslungen aufgespannten pH-Bereichs. Als Beispiel gebe ich die folgende Reaktion an:
H₂S + Pb(NO₃)₂ ⟶ PbS↓ + 2 HNO₃
Die Ausgangslösungen haben beide einen pH von ca. 4, und nach dem Zusammenschütten stellt sich pH=1 ein! Das ist (glaube ich) nur möglich, weil ein Niederschlag auftritt, aber sicher bin ich mir da nicht.
Wenn Du einfach Säuren und Basen zusammenschüttest und nur Neutralisationsreaktionen auftreten, dann sollte der pH zwischen den pHs der Ausgangslösungen liegen. Aber wo er liegt, kannst Du nicht sagen, ohne daß Du Details über die verwendeten Säuren und Basen weißt.
Zu Deinem ersten Beispiel will ich ein paar Möglichkeiten ausrechnen. Wir wollen dazu verschiedene Säurelösungen, die exakt pH=1 haben, mit Natronlauge vom pH=14 umsetzen. Dazu wähle ich Salzsäure HCl (c=0.1 mol/l), Schwefelsäure H₂SO₄ (c=0.09151 mol/l), Phosphorsäure H₃PO₄ (c=1.5060 mol/l) und Maleinsäure (c=0.9511 mol/l).
Jede dieser Säurelösungen hat genau pH=1. Nun nehmen wir 100 ml davon und geben 10 ml 1 mol/l NaOH (die hat ja genau pH=14) dazu. Die pH-Werte der resultierenden Lösungen sind: 7.00, 1.69, 1.23 und 1.24.
Überrascht? Nun, geben wir nochmals 10 ml NaOH-Lösung dazu, insgesamt also 20 ml. Wir bekommen Lösungen mit pH=12.92, 7.52, 1.43 und 1.46.
Überrascht? Nun, geben wir nochmals 10 ml NaOH-Lösung dazu, insgesamt also 30 ml. Wir bekommen Lösungen mit pH=13.18, 12.95, 1.60 und 1.65.
Überrascht? Nun, geben wir nochmals 10 ml NaOH-Lösung dazu, insgesamt also 40 ml. Wir bekommen Lösungen mit pH=13.33, 13.19, 1.74 und 1.82.
Kürzen wir die Prozedur ab und betrachten jetzt den Fall, daß wir 100 ml unserer Säurelösungen (pH=1) mit ebenfalls 100 ml NaOH (pH=14) mischen. Die pH-Werte sind 13.65, 13.61, 2.45 und 5.31.
Und als letztes nehmen wir insgesamt 200 ml NaOH. Die pH-Werte sind 13.82, 13.78, 6.88 und 12.51.
Du siehst, daß hier wirklich alles von den Details abhängt.
Um die ganze Säure/Lauge zu "verbrauchen", brauchst Du gleiche Stoffmengen. Nur bei gleicher Konzentration entspricht das auch gleichen Volumina. Den Fall einer mehrprotonigen Säure mal außer Acht gelassen.
Der pH-Wert hängt der Säure/Lauge lässt sich nur bei sog. starken Säuren/Basen direkt in die Konzentration umrechnen. Beispielsweise Salzsäure und Natronlauge, jeweils 1 mol/l, haben den pH-Wert 0 (nicht1!) bzw. 14, gleiche Mengen davon zusammengeschüttet ergibt neutrale Kochsalzlösung.
Bei Essigsäure oder bei Ammoniak funktioniert diese Umrechnung nicht!
Noch ein Störfaktor: Wenn Du durch Zusammengeben gleicher Stoffmengen die ganze Säure/Lauge verbraut hast, ist das Ergebnis die Lösung eines Salzes. Aber nciht alle Salzlösungen haben pH = 7.
Bekanntes Beispiel ist Soda - das Salz aus Natronlauge und Kohlensäure. Wurde deshalb früher zum Waschen verwendet, weil die Lösung stark alkalisch ist.
Ich habe hoffentlich auch nirgendwo Gegenteiliges angedeutet.
Das kommt 1. auf die Konzentrationen & 2. auf die menge der Säure bzw lauge an. Um starke Säuren/Basen zu neutralisieren, braucht man mehr Lauge/Säure als für schwache Säuren/Basen. Und umgekehrt.
Kohlensäure ist ja auch das Gegenteil einer starken Säure. :-)