Elemente und Moleküle, Schulbuch

59 4.2 SÄUre-BaSe-reaKTiOnen Der pH-Wert von Lösungen von Basen B – + H 2 O HB + OH – Zu Beginn: c 0 viel 0 0 Im Gleichgewicht: c 0 – y viel y y Sind c 0 und K B bekannt, so kann y durch Lösen einer quadratischen Gleichung be- rechnet werden. y = c g (OH – ) pOH = –lg y pH = 14 – pOH In vielen Fällen lässt sich die pH-Wert-Berechnung vereinfachen. • starke Basen (p K B < 0) (In den meisten Fällen ist die starke Base das OH – -Ion; bei O 2– auf die Stöchiometrie achten!) Vollständige Reaktion: y = c 0 pOH = –lg c 0 pH = 14 – pOH Die Alkalimetallhydroxide sind gut wasserlöslich; die gelöste Menge an Hydroxid entspricht der OH – -Ionenkonzentration. • schwache Basen (p K B > 4) Analog zu den schwachen Säuren kann auch hier der reagierende Anteil an Base gegenüber der Ausgangskonzentration vernachlässigt werden. Es gilt: y << c 0 c 0 – y ~ c 0 1. Der pH-Wert einer Natriumhydroxid- Lösung (Natronlauge) mit c = 0,2 mol/Liter ist zu berechnen. c g (OH – ) = c (NaOH) = 0,2 mol/L ⇒ pOH = 0,7 ⇒ pH = 14 – 0,7 = 13,3 2. Wieviel GrammKaliumhydroxidmuss man inWasser lösen,damitman1 Liter Lösung mit einem pH-Wert von 12 erhält? pOH = 14 – pH = 14 – 12 = 2 c g (OH – ) = 10 –2 mol/L n (OH – ) = n (KOH) = 10 –2 mol m (KOH) = 56,1 • 0,01 = 0,56 g 3. Berechne den pH-Wert einer Lösung von Ammoniak mit c = 0,2 mol/Liter! p K B (NH 3 ) = 4,79 ⇒ pOH = 0,5 • (4,79 + 0,7) = 2,75 ⇒ pH = 14 – 2,75 = 11,25 4. Berechne den pH-Wert einer Kalium-cyanid-Lösung (KCN) mit c = 0,2 mol/Liter! p K B (CN – ) = 4,6 ⇒ pOH = 0,5 • (4,6 + 0,7) = 2,65 ⇒ pH = 14 – 2,65 = 11,35 ■ 59.1: Wie reagiert eine Lösung von Natriumdihydrogenphosphat? Sauer, neutral oder basisch? Benutze dazu die p K A -Tabelle im Anhang! ■ 59.2: Wie reagiert eine Lösung von Na- triumhydrogenphosphat? Sauer, neutral oder basisch? ■ 59.3: Wie reagiert eine Lösung von Am- moniumacetat – NH 4 CH 3 COO (Kurzformel: NH 4 Ac)? Sauer, neu- tral oder basisch? ■ 59.4: Wie reagiert eine Lösung von Am- moniumcyanid? Sauer, neutral oder basisch? ÜBUNGeN Abb. 59.1: Beispiele für pH-Berechnungen von basischen Lösungen K B = c g (HB) • c g (OH – ) c g (B – ) y 2 c 0 – y = K B = y 2 c 0 y = K B • c 0 y = c g (OH – ) pOH = 1 2 • (p K B – lg c 0 ) pH = 14 – pOH pH-Wert von Salzlösungen Die pH-Werte von vielen Salz-Lösungen lassen sich eindeutig berechnen. Schwierig- keiten treten auf, wenn sowohl Kation als auch Anion in wässriger Lösung reagieren können oder wenn eines der Ionen ein Ampholyt ist. In diesen Fällen lässt sich der pH-Wert nur näherungsweise berechnen. In der Praxis ist es meist ausreichend, nur abzuschätzen, ob die Lösung eines Salzes sauer, basisch oder neutral reagiert. Beispiele: 1. Wie reagiert eine Lösung von Natriumhydrogencarbonat? HCO 3 – kann sowohl als Säure (p K A = 10,4) wie als Base (p K B = 7,54) reagieren. Die Basenwirkung des HCO 3 – -Ions ist stärker als seine Säurewirkung. Daher ist eine Lösung von Natriumhydrogencarbonat in Wasser basisch. (Die Natrium-Ionen gehen keine Protolyse-Reaktion ein.) 2. Wie reagiert eine Lösung von Kaliumhydrogensulfat? HSO 4 – kann sowohl als Säure (p K A = 1,92) wie als Base (p K B = 17) reagieren. Die Säurewirkung des HSO 4 – -Ions ist stärker als seine Basenwirkung. Daher ist eine Lösung von Kaliumhydrogensulfat in Wasser sauer. (Die Kalium-Ionen gehen keine Protolyse-Reaktion ein.) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv