Wie bei einem Säure/Base- Gemisch pH-berechnen?

1 Antwort

Wir haben eine 0.02 mol/l Lösung von Maleinsäure (die hat übrigens einen pH=1.97). Davon nehmen wir 100 ml (entspricht n=cV=2 mmol) und versetzen mit 1 ml einer 3.5 mol/l NaOH-Lösung (entspricht n=cV=3.5 mmol).

Jetzt denken wir pur stöchiometrisch und führen gedanklich die Neutralisation aus: Wir brauchen 2 mmol NaOH, um alle Maleinsäure zu Hydrogenmaleat umzusetzen. Dann bleiben noch 1.5 mmol NaOH übrig, die ergeben 1.5 mmol Maleat, und 0.5 mmol Hydrogenmaleat bleiben übrig:

H₂Mal + OH¯ ⟶ HMal¯ + H₂O
HMal¯ + OH¯ ⟶ Mal²¯ + H₂O

Unsere Lösung ist also exakt gleich, wie wenn wir 1.5 mmol Maleat und 0.5 mmol Hydogenmaleit in Wasser gelöst hätten. Eine slche Mischung ist aber ein Puffer, und zum Berechnen des pH können wir die Henderson–Hasselbalch–Gleichung ver­wen­den. Die lautet bekanntlich

pH = pKₐ + lg (Maleat/Hydrogenmaleat) = 6.27 + log (1.5/0.5) = 6.75

Dabei musst Du den pK₂ einsetzen, weil der für das Gleichgewicht zwischen Maleat und Hydrogenmaleat zuständig ist; der pK₁ beschreibt dagegen das Gleichgewicht zwischen Maleinsäure und Hydrogenmaleat, aber nach Zugabe von so viel Base ist ja keine Maleinsäure mehr in der Lösung.

Und hier siehst Du als Bonus den pH bei tropfenweiser Zugabe der NaOH zu Deiner Lösung.

Bild zum Beitrag

  • Die schwarze Kurve zeigt den pH, die weiße die erste Ableitung davon.
  • Äquivalenzpunkte sind mit schwarzem Kreis gekennzeichnet, der Pufferpunkt (gleich viel Hydrogenmaleat wie Maleat) bekommt einen Ring.
  • Die Hintergrundfarben codieren die Speziesverteilung: rot Maleinsäure, violett Hydrogenmaleat und blau Maleat.
  • Du siehst, daß Maleinsäure mittelstark ist; in der 0.02 mol/l Lösung sind bereits 53% davon zu Hydrogenmaleat deprotoniert, und sie verschwindet im Verlauf der Titration bis zum ersten Äquivalenzpunkt. Da die Lösung immer weniger als 50% Ma­leinsäure enthält gibt es auch keinen Puffer­punkt auf dem Weg zum ersten pH-Sprung.
  • Zwischen den beiden Äquivalenzpunkten wird das Hydrogenmaleat deprotoniert und zum Maleat umgesetzt.
  • Bei 1 ml Verbrauch (entspricht Deiner Frage) haben wir genau ¼ Hydrogenmaleat und ¾ Maleat, genauso, wie wir es oben berechnet haben, und der pH ist wirklich gleich 6.75
 - (ph-Wert, Säuren und Basen)

atfforce 
Beitragsersteller
 13.01.2024, 17:39

Danke sehr! Ja klar, hatte das das Maleat vollkommen ausser Acht gelassen. Danke auch für deine tolle Titrationskurve..LG