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Berechnung von pKs/pKb!
 
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n1c0
Gast





BeitragVerfasst am: 20. Jan 2011 18:22    Titel: Berechnung von pKs/pKb! Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo :)

Ich schreibe am Dienstag meine letzte Abi-Arbeit in Chemie... war eigentlich auch nie schlecht in Chemie, doch jetzt in der Wiederholungsphase verstehe ich einfach nichts mehr... brauche daher dringend Hilfe zu 3 Fragen:

1) Werden 0,2mol Propansäure (CH3CH2COOH) mit Wasser auf einen Liter aufgefüllt, so beträgt der pH-Wert 2,8. Berechnen Sie den pKs-Wert der Propansäure.

2) Der pH-Wert einer Ammoniak-Lösung mit der Konzentration c(NH3)=0,7mol/l beträgt 11,5. Berechnen Sie den pKb-Wert.

3) Eine verdünnte Essigsäure (CH3COOH) besitzt den pH-Wert 2,6. Berechnen Sie die Ausgangskonzentration c0(CH3COOH).


Meine Ideen:
Ideen zu den einzelnen Aufgaben habe ich eigentlich nicht wirklich.. außer ein Paar Formeln und noch mehr verwirrende Fragen :D

zu 1) pKs= -log Ks Ks wiederum ist = c(H3O+)x c(Ac-) / c(HAc)

Also müsste ich doch mit c= n/V die Konzentration der Propansäure berechnen. aus dem pH-Wert kann ich c(H3O+) ableiten... Nur was genau ist der Säurerest ( Ac- ) ? Ist der =c(OH-) ? wenn ja, dann koennte ich mit den drei konzentrationen ja den Ks-Wert berechnen und darüber den pKs-Wert.. dann wäre die aufgabe fertig :s

zu 2)

Fast wie bei 1): über den pH- und den pOH-Wert den Kb-Wert berechnen. dann den pKb-Wert.. Voraussetzung hier ist dann auch, dass die Konzentration des Säurerestes ( der ja im Zähler der Ks-Formel steht ) = der Konzentration der OH- -Ionen ist.

zu 3) mit der Formel pH=1/2 x (pKs - log c0(HA)) ? Also den pKs-Wert aus einer Tabelle entnehmen und einsetzen... bzw. wie stell ich die Gleichung dann nach c0(HA) frei?
Jaamar
Gast





BeitragVerfasst am: 20. Jan 2011 18:56    Titel: Antworten mit Zitat

1. u. 2. der säurerest entspricht der H+ionenkonzentration.
die gleichung lautet:
CH3CH2COOH ==> CH3CH2COO- + H+

da siehst, dass es zu gleichen teilen entsteht.
das heißt du kannst annehmen: c(H+) = c(Ac-)
somit sollte die gleichung eigentilch lösbar sein, da du nur noch eine unbekannte hast.
mit 2. verhält es sich analog, nur eben mit den OH-.


3. in die formel einsetzten und lösen ist richtig. du kannst es dir aber auch aus dem massenwirkungsgesetz ableiten (wo auch diese formel herkommt).
du weißt ja: ks = c(H+)*c(Ac-)/c(HAc)
da c(H+) = c(Ac-)

ks = c(H+)²/c(HAc)

c(HAc) = c(H+)²/ks

c(H+) bekommst aus dem pH-Wert

beste grüße
SaPass



Anmeldungsdatum: 18.11.2009
Beiträge: 1736

BeitragVerfasst am: 20. Jan 2011 19:11    Titel: Antworten mit Zitat

1. Kann man es nicht auch mit der Gleichung pH=0,5(pKS-lg(c0)) berechnen?
Einfach nach pKS umstellen.
2. So kann man auch mit pOH=0,5(pKB-lg(c0)) verfahren.
3. pH=0,5(pKS-lg(c0)) nach c0 umstellen.
magician4
Administrator


Anmeldungsdatum: 05.10.2009
Beiträge: 11395
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 20. Jan 2011 19:14    Titel: Antworten mit Zitat

in ergaenzung:

du kannst es entweder relativ komplex angehen, so wie oben geantwortet, oder du hast einen geistesbiltz: "das sind alles schwache saeuren /basen!"

wenn du in diesem fall noch beruecksichtigst, dass bei denen gilt c0 (sauere resp. base)= ~ c (sauere resp. base)

dann vereinfacht sich der ganze formelzirkus zu
[H+] = [KS *c0 ]1/2 (saeuren)

bzw.

[OH-] = [KB *c0 ]1/2

die umrechnungen pH <--> [H+] resp- pKS <--> KS usw. bereiten ja keine probleme, sodass dir immer zwei der drei groessen gegeben sind, die dritte gefragt ist. (ich nehme an dass ihr den bei 3 erforderlichen pKs der essigsaeure, 4.75, irgendwo gegeben bekommt)

easy goin'

gruss

ingo

_________________
ein monat im labor erspart einem doch glatt ne viertel stunde in der bibliothek!
n1c0
Gast





BeitragVerfasst am: 21. Jan 2011 13:35    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank schon mal für die hilfreichen Antworten!!

Da ich gestern allerdings daran so sehr verzweifelt bin, bin ich jetzt auch noch ein wenig unsicher... Könntet ihr mir vielleicht noch die Ergebnisse posten, damit ich meine dann mit euren vergleichen kann?

Magician, woher hast du deine Formel ? :s die hab ich noch nie gesehen unglücklich

c0 (sauere resp. base)= ~ c (sauere resp. base) // meinst du damit, dass bei schwachen Säuren/Basen die Anfangskonzentration immer etwa gleich der Gleichgewichtskonzentration ist, weil sie ja kaum protolysieren? Wenn ja, was bringt mir diese Erkenntnis ? -.- ich stehe grade wieder so auf dem Schlauch -.-
SaPass



Anmeldungsdatum: 18.11.2009
Beiträge: 1736

BeitragVerfasst am: 21. Jan 2011 14:10    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo, hier die Ergebnisse zum Vergleich:
a)pKS=4,9
b)pKB=4,85
c)c0=0,35

Die Antwort zu a) und b) findet man natürlich auch im Internet. Diese Ergebnisse hier sind nach den von mir in einem vorherigen Beitrag angegebenen Formeln berechnet.
Edit: Ich erkläre dir mal Ingos Formeln:
HA --> A- + H+


Nun machen wir 2 Vereinfachungen:
1. [H+]=[A-]
Begründung: Die bei der Autoprotolyse des Wassers entstandenen Protonen sind vernachlässigbar.
2. [HA]=[HA]0 (=c0)
Begründung: Da es eine schwache Säure ist, kann man davon ausgehen, dass sie kaum dissoziiert.

Somit erhalten wir:

Diese Gleichung kannst du dann umstellen zu
.

Du kannst mit identisch für Basen verfahren, hier ersetzt du [H+] durch [OH-] und KS durch KB.
magician4
Administrator


Anmeldungsdatum: 05.10.2009
Beiträge: 11395
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 21. Jan 2011 14:46    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Magician, woher hast du deine Formel ? :s die hab ich noch nie gesehen unglücklich

aber die logarithmengleichungen von SaPass sind dir vertraut? Big Laugh

kurze erinnerungshilfe zur herleitung:
1. MWG aufstellen fuer saeuresdissoziation (resp. basendissoziation) in wasser
2. zusammenhang "[H+] = [A-]" bei saeuren HA (resp. [OH-] = [BH+]" bei basen B ) benutzen und den zaehler des MWG zu "[H+]²" (resp. [OH-]² ) umformen
3. [H2O] als hinreichend konstant mit ~ 55.5 mol/l ansetzen, und aus dem nenner ins K rueber reinmultiplizieren:
K --> Ks (resp. K --> KB)
4. setzen: " c ~ c0"
5. beidseitiges wurzelziehen
--> "meine" gleichungen
6. beidseitig logarithmieren und mit -1 durchmultiplizieren
--> SaPaas gleichungen

Zitat:
c0 (sauere resp. base)= ~ c (sauere resp. base) // meinst du damit, dass bei schwachen Säuren/Basen die Anfangskonzentration immer etwa gleich der Gleichgewichtskonzentration ist, weil sie ja kaum protolysieren?

ja

Zitat:
Wenn ja, was bringt mir diese Erkenntnis ?

erhebliche rechnerische vereinfachung: wenn du naemlich z.b.bei einer saeure weder "c ~ c0" noch "[H+] = c0" setzen kannst (weil du weder eine schwache saeure, noch eine starke saeure hast, sondern fieser weise eine mittelstarke), dann musst du dir im nenner des MWG das c(saeure) dadurch herbeizaubern, dass du korrekt "c = c0 - [H+]" ansetzt.
sowas fuehrt dann zu quadratischen gleichungen, die zwar auch loesbar, aber unhandlch und zeitraubend sind.

Zitat:
Könntet ihr mir vielleicht noch die Ergebnisse posten, damit ich meine dann mit euren vergleichen kann?

eigentlich ist "umgekehrt wird ein schuh draus" sinnvoller...

meine loesungen:
1) 4.9
2) 4.8
3) 0.35

gruss

ingo

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n1c0
Gast





BeitragVerfasst am: 21. Jan 2011 18:43    Titel: Antworten mit Zitat

Dankeschön für eure engagierte Hilfe smile

Dank euch habe ich jetzt eigentlich alles unter Kontrolle. Bis auf Aufgabe 3... In meinem Chemie-Buch ist in der Aufgabenstellung nur der pH-Wert gegeben. Also so, wie ich sie bereits am Anfang beschrieben habe. Aber man MUSS doch den pKs-Wert aus einer Tabelle dafür entnehmen oder ? Ich rätsel da jetzt schon etwas laenger dran rum, komme aber auf keine Idee. Außer ich nehme mir halt den pKs-Wert...
n1c0
Gast





BeitragVerfasst am: 21. Jan 2011 18:46    Titel: Antworten mit Zitat

Ach ja... außerdem verstehe ich auch nicht, wie ich denn auf die Anfangskonzentration der Essigsäure komme. In der Gleichung pH=0,5x (pKs -log c0(HA)) ist vor c0 ja noch der negative logarythmus. ich blicke da einfach nicht durch -_-
SaPass



Anmeldungsdatum: 18.11.2009
Beiträge: 1736

BeitragVerfasst am: 21. Jan 2011 19:03    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, du MUSS KS bzw. pKS aus einer Tabelle entnehmen. sonst geht es nicht.
Zum anderen Problem:


magician4
Administrator


Anmeldungsdatum: 05.10.2009
Beiträge: 11395
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 21. Jan 2011 19:06    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Aber man MUSS doch den pKs-Wert aus einer Tabelle dafür entnehmen oder ?


ja, ohne einen zugehoerigen (gegebenen, nachschlagbaren...) pKs wert ist die aufgabe 3 ansonsten unloesbar

Zitat:
außerdem verstehe ich auch nicht, wie ich denn auf die Anfangskonzentration der Essigsäure komme. In der Gleichung pH=0,5x (pKs -log c0(HA)) ist vor c0 ja noch der negative logarythmus.


pH=0,5x (pKs -log c0(HA))
--> 2 pH = pKs -log c0(HA)
--> 2 pH - pKs =-log c0(HA)
--> -(2 pH - pKs) = log c0(HA)
--> 10[-(2*pH - pKs)] = 10log c0(HA) = c0(HA)


daher : c0(HA) = 10[-(2*2.6 - 4.75)] = 10-0.45 =~ 0.35

gruss

ingo

and the award for the fastes response goes to... SaPaas !!!!
<-- fuehlt sich heut wie der ewige zweite...

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n1c0
Gast





BeitragVerfasst am: 22. Jan 2011 14:02    Titel: Antworten mit Zitat

Okay.. also bis gestern dachte ich noch ich haette den peil Big Laugh jetzt scheiter ich doch wieder -.- ich hasse es langsam. man hat für ein paar aufgaben den dreh raus, denkt sich: "jetzt hastes endlich verstanden!" und dann kommen wieder so blöde aufgaben wo man verzweifelt...

Eine verdünnte Salzsäure hat den pH-Wert 2. Wie viel Natronlauge der Konzentration müssen zu 100ml Salzsäure gegeben werden, damit der pH-Wert auf 3 ansteigt?

Vielen Dank schon mal für eure Hilfe -.-
SaPass



Anmeldungsdatum: 18.11.2009
Beiträge: 1736

BeitragVerfasst am: 22. Jan 2011 15:49    Titel: Antworten mit Zitat

Soll die Natronlauge die gleiche Konzentration wie die Salzsäure haben?
Beginn einfach mal mit mit der Berechnung der Konzentration der Salzsäure. Wie du weißt ist die Salzsäure eine sehr starke Säure, sie dissoziiert vollständig. Somit kann man sagen: c0=[H+]. Und [H+]=10-pH.
Also c0=10-pH.
Hast du das verstanden? Berechne erst mal die Konzentration der Salzsäure.
@Ingo: Wenn du möchtest, kann ich dir den Thread "überlassen". smile
n1c0
Gast





BeitragVerfasst am: 22. Jan 2011 16:29    Titel: Antworten mit Zitat

Sorry, hab einen Teil vergessen -.-... also! hier nochmal die Aufgabe:

"Eine verdünnte Salzsäure hat den pH-Wert 2. Wie viel Natronlauge der Konzentration 1 mol/l müssen zu 100ml Salzsäure hinzugegeben werden, damit der pH-Wert 3 beträgt?"

Ich hab mir gedacht, die Salzsäure hat ja ne Konzentration von 10^-2 bzw. c (H3O+) beträgt 10^-2, weil die Salzsäure ja vollständig protolysiert, wie du ja schon gesagt hattest. Bei einem pH-Wert von 3 wäre c (H3O+) = 10^-3. Somit müsste man so viel NaOH hinzugeben, dass c (H3O+) um 9 x 10^-3 verringert wird, um eben von 10^-2 auf 10^-3 zu kommen. Ab nun komme ich aber nicht weiter. Stimmt der Ansatz denn so? Und wie gehts weiter ? unglücklich
SaPass



Anmeldungsdatum: 18.11.2009
Beiträge: 1736

BeitragVerfasst am: 22. Jan 2011 18:46    Titel: Antworten mit Zitat

Ich schlage folgenden Ansatz vor:
Du gehts von folgender Gleichung aus:
H3O+ + OH- --> 2H2O
Du hast in 100ml deiner HCl 10-3 mol Protonen, du brauchst für pH=3 10-4 mol Protonen.
Bedeutet: Du brauchst 0,0009mol Protonen weniger, wie du schon sagtest. Das erreichst du durch Zugabe von 0,0009mol OH--Ionen. Jetzt kannst du das benötigte Volumen der Natronlauge berechnen. Volumeneffekte werden bei dieser Rechnung vernachlässigt.
magician4
Administrator


Anmeldungsdatum: 05.10.2009
Beiträge: 11395
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 22. Jan 2011 19:19    Titel: Antworten mit Zitat

in ergaenzug:


und wenn du das mit den volumeneffekten nicht vernachlaessigen willst, dann musst du halt die gleichung

10-3 mol/l = (10-3mol - V* 1mol/l) / (0.1l + V)

loesen.

und falls es dir jetzt wie schuppen von den augen faellt wie um himmelswillen ich auf diesen ansatz komme, dann : gut isset
wenn nicht: dann frag lieber nochmal, denn diesen aufgabentyp gibts halt auch oefter in der geschmachsrichtung, in der V0 + V ~ = V0 dann leider eben nicht gilt:
z.b. haette man dir hier ja auch statt 1 molarer NaOH eine 10-4 molare NaOH anhand geben koennen...

gruss

ingo

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n1c0
Gast





BeitragVerfasst am: 23. Jan 2011 15:35    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen vielen Dank an euch beide! smile

Ich denke, dass ich es jetzt endlich verstanden hab ^^
Allerdings ist es nun so, dass ich gestern erfahren habe, dass Säure-Base-Reaktionen wohl nur gestreift werden, wenn sie denn überhaupt in den Aufgaben mit drin sind.... traurige Sache unglücklich Aber dennoch vielen Dank für euer Bemühen smile Leute wie ihr es seid machen die Welt verständlicher :P
sorryman
Gast





BeitragVerfasst am: 07. Nov 2011 19:02    Titel: Antworten mit Zitat

leider hab ich im Moment auch viele Probleme beim Chemielernen für meine arbeit am Mittwoch, ich bekomme bei der zweiten Aufgabe immer sowas bei 6,85 raus, verstehe nicht, wie ihr auf 4,... kommt.....
magician4
Administrator


Anmeldungsdatum: 05.10.2009
Beiträge: 11395
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 07. Nov 2011 19:23    Titel: Antworten mit Zitat

1. poste mal deinen rechenweg, dann koennen wir ggf. erkennen welches problem du da hast

2. der ziemlich vollstaendige und mathematisch etwas aufwendigere weg waere es, das vollstendige MWG der dissoziation des ammoniaks hinzupinseln:



(mach die klar wie das alles zustande kommt, dann tust du dir was gutes )

zahlenwerte einsetzen, ausrechnen, fertig

3. schlussendlich kannst du aber auch die gute naeherung fuer schwache basen " c0(NH3) ~ c (NH3)" in obige gleichung einfuehren, ein wenig umformen, ein wenig logarithmieren, und kommst dann zu folgendem ausdruck:


(mach dir die umformung bitte ebenfalls selbststaendig klar)


... und wenn du das alles soweit verstanden hast, solltest du verstehen wie wir dahin kamen, wohin wir kamen

gruss

ingo

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sorryman
Gast





BeitragVerfasst am: 07. Nov 2011 20:00    Titel: Antworten mit Zitat

hab folgendes gerechnet:
(10^(-2.5)*10^(-2,5))/0.7
dann um den pkb wert zu bekommen, weil das ja der pk wert war, noch das ergebnis daraus, also 1,43 in die pkb formel
pkb=-log(kb)
pkb= ok, das ist jetzt peinlich, ich schwörs dir, vorher hat mein rechner immer 6.85 gesagt, gerade sagt er 4.8, so wies da stand
sorry, dass ich dich damit nerven musste, hat mir aber geholfen, danke danke danke, ich hoffe, ich bekomme das dann übermorgen auch so gut hin, danke
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