EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-6: Übertragung – Umgang mit Materie 113 113 Autoprotolyse des Wassers 5.5 Der pH-Wert Der pH-Wert ist ein Maß wie stark sauer oder basisch eine Lösung ist. Stärke und Konzentration entscheiden Aus der p K A -Tabelle kann man für die wichtigsten Säuren und Basen die Stärke ablesen. Diese gibt aber noch keine Information darüber, wie sauer oder basisch eine konkrete Lösung ist, da dafür nicht nur die Stärke der Säure bzw. Base, sondern auch deren Konzentration maßgeblich ist. So wirkt zB konzentrierte Essigsäure stärker sauer als sehr stark verdünnte Salzsäure. Aus der Autoprotolyse des Wassers folgt … In allen verdünnten wässrigen Lösungen muss das Ionenprodukt des Wassers K W = [H 3 O + ] • [OH – ] = 10 –14 erfüllt sein. Bei Zunahme der Konzentration einer Ionen- art sinkt die Konzentration der anderen, sodass K W wieder erfüllt wird. Die Zu- bzw. Abnahme dieser Ionen ist von der Stärke und der Konzentration der zugegeben Säure bzw. Base abhängig. Daher sind die H 3 O + - und OH – -Ionen ein direktes Maß für den sauren bzw. basischen Charakter einer Lösung. Der pH-Wert Der pH-Wert ist ein Maß, das den wahren Säure- bzw. Basengehalt einer Lösung zeigt. Er ist abhängig von der Stärke und der Konzentration der Säure oder Base. Der negative dekadische Logarithmus der H 3 O + -Ionenkonzentration wird pH- Wert genannt, jener der OH – - Ionenkonzentration pOH-Wert . pH = – lg[H 3 O + ] pOH = – lg[OH – ] pH + pOH = 14 [H 3 O + ] • [OH – ] = 10 –14 In reinem Wasser gilt : [H 3 O + ] = [OH – ] = 10 –7 mol/L pH = pOH = 7 Eine Lösung mit einem pH-Wert von 7 nennt man neutral . In einer sauren Lösung gilt: [H 3 O + ] > [OH – ] pH < pOH [H 3 O + ] > 10 –7 mol/L [OH – ] < 10 –7 mol/L pH < 7 pOH > 7 In einer basischen Lösung gilt: [H 3 O + ] < [OH – ] pH > pOH [H 3 O + ] < 10 –7 mol/L [OH – ] > 10 –7 mol/L pH > 7 pOH < 7 Abb. 113–1: Starke und schwache Säure in gleicher Konzentration. Die starke Säure bildet mehr H 3 O + -Ionen und besitzt daher den niedrigeren pH- Wert. Wasser-Molekül Säure-Molekül H 3 O + -Ion Säure-Anion starke Säure Wasser-Molekül Säure-Molekül H 3 O + -Ion Säure-Anion schwache Säure pH pOH 10 0 10 –14 0 14 10 –1 10 –13 1 13 10 –2 10 –12 2 12 10 –3 10 –11 3 11 10 –4 10 –10 4 10 10 –5 10 –9 5 9 10 –6 10 –8 6 8 10 –7 10 –7 7 7 10 –8 10 –6 8 6 10 –9 10 –5 9 5 10 –10 10 –4 10 4 10 –11 10 –3 11 3 10 –12 10 –2 12 2 10 –13 10 –1 13 1 10 –14 10 0 14 0 c (H 3 O + ) c (OH – ) saurer Bereich basischer Bereich neutral stark sauer schwach sauer schwach basisch stark basisch Abb. 113–2: Zusammenhänge zwischen den Konzentra- tionen der H 3 O + -Ionen, der OH – -Ionen sowie der pH-Werte und der pOH-Werte Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv