|
(1) K1= c(A)*c(H30)/[c(HA)*c(H20)]
Das ist erst einmal die allgemeine Formulierung des Massenwirkungsgesetzes fr eine Protolysereaktion mit K1 als der Gleichgewichtskonstanten. Dieses gilt streng genommen nur fr verdnnte Lsungen, in denen die Konzentration an H2O im Verlauf der Reaktion praktisch konstant ist. Also c(H2O) >> c(HA).
Deshalb wird die Wasserkonzentration bei der Formuliereung des Sure/Base-Gleichgewichts mit in die Gleichgewichtskonstante einbezogen und die Gleichung (1) nimmt folgende Form an:
(2) Ka = c(A)*c(H30)/c(HA)
Dabei ist jetzt Ka (a fr acid) oder Ks (s fr Sure) die Surekonstante, die eine Aussage ber die Strke der Sure zulsst. Man sieht, dass die Konzentration fr das H2O nicht mehr auftaucht. Und wenn man rechnen will, bentigt man natrlich konkrete Angaben. Normalerweise wird man die Werte fr Ka (Ks) oder die zugehrigen pKa (pKs)-Werte aus Tabellen entnehmen. Falls die nicht vorliegen muss man Kenntnis ber die Gleichgewichts-Konzentrationen von HA und A sowie den pH-Wert (pH = -log(H3O)) haben. Den pH kann man mit einem pH-Meter leicht bestimmen aber bei den beiden anderen Konzentrationen wird es schon schwieriger, da man normalerweise nur die Kenntnis von c(HAo) = c(HA) + c(A) hat, also der gesamten Menge an Sure, die man in das Wasser eingebracht hat.
Die Fragestellung ist blicherweise auch die: Welchen pH-Wert besitzt eine Sure der Konzentration 0,1 M, die eine Surekonstante Ks von 10 mol/l hat?
Hierbei ist alles gegeben, damit man rechnen kann. Mit Ks von 10 ist die Sure sehr stark, das heit, dass sie vollstndig dissoziert ist und das Gleichgewicht praktisch vollstndig auf der rechten Seite liegt. Alles an HAo liegt in Form von A vor und es gilt auerdem
(3) c(HAo) = c(A) = c(H3O).
Dabei ist HAo die Ausgangskonzentration der Sure (0,1 mol/l) und nicht die Gleichgewichtskonzentration. Diese ist c(HA) = c(HAo) - c(A)
Also c(H3O) = 0,1 mol/l
pH = -log c(H3O) = 1
Bei mittelstarken Suren, die nicht vollstndig ihr Proton abgeben und das Gleichgewicht eher auf der linken Seite liegt, wird es schon etwas schwieriger.
Aus Ka = c(A)*c(H30)/c(HA) und c(HAo) = c(HA) + c(A) ersetzen wir die unbekannte Gleichgewichtskonzentration c(AH) durch c(HAo)-c(A)
(4) Ka = c(A)*c(H30)/[c(HAo)-c(A)] und mit c(A) = c(H3O)
(5) Ka = c(H30)/[c(HAo)-c(H30)]
Das kann man dann wieder nach c(H3O) auflsen und so den pH bestimmen.
Bei schwachen Suren wiederum geht man davon aus, dass der dissozierte Anteil zu vernachlssigen ist und die Gleichgewichtskonzentration c(HA) gleich der Anfangskonzentration c(HAo) ist. Damit gilt:
(6) Ka = c(H30)/c(HAo)
Man muss also in jedem Fall vor den Berechnungen wissen, um welche Art von Sure es sich handelt.
|
