Berechnung des prozentualen Ionisationsanteils anhand des pH-Werts

Der pH-Wert einer Lösung ist ein Maß für die in dieser Lösung vorhandenen Wasserstoffionen oder Protonen. Da Säuren Protonenspender sind, kann man im Alltag sagen, dass eine Lösung, die eine "starke Säure" enthält (d. EIN Lösung, die aus einer bestimmten Konzentration der starken Säure HCl, Salzsäure, besteht, wird "sauerer" sein als eine Lösung mit einer ähnlichen Konzentration an Essigsäure oder einfach Essig. Aus chemischer Sicht liegt dies daran, dass der pH-Wert von Salzsäure niedriger ist.

Sie können eine undissoziierte Säure schematisch als HA schreiben, oder Sie können ihre Bestandteile in Lösung als H+ (das Proton) und A- (das Konjugat der Säure) schreiben. Ameisensäure (die im Ameisengift enthalten ist) ist beispielsweise HCOOH, aber ihre Bestandteile sind H+ und COOH-. Wichtig ist, dass, wenn sich diese vergleichsweise schwache Säure in Lösung auflöst, alle drei Moleküle in unterschiedlichen Anteilen existieren. Das Ausmaß, in dem eine Säure Protonen abgibt, ist das Ausmaß, in dem sie ionisiert ist, und dies ist eine Funktion einer Eigenschaft der Säure, die als K. bekannt ist

Sie können den Prozentsatz der Ionisierung einer Säure anhand ihres pH-Werts wie folgt berechnen:

Der pH-Wert ist definiert als -log [H+], wobei [H+] die Konzentration der Protonen in Lösung in Mol pro Liter ist, d. h. ihre Molarität.

Wenn Sie beispielsweise eine 0,1 M Ameisensäurelösung mit einem pH-Wert von 2,5 haben, können Sie diesen Wert in die pH-Gleichung einsetzen:

2.5 = -log [H+]

[H+] = 1 ÷ 10^2.5 = 0,00316 M = 3,16 × 10^-3 mol/l = 3,16 mmol/l

Für stärkere Säuren benötigen Sie das K_ein der Säure, um die Gleichung zu lösen:

K_ein = [H+][A-] ÷ ([HA] - [H+])

Wie bereits erwähnt, können Sie den K. nachschlagen_ein Werte einiger gebräuchlicher Säuren, anstatt sie explizit selbst zu berechnen.

Aber für schwache Säuren, die die meisten dieser Probleme darstellen, ist [H+] = [A-], und ([HA] - [H+]) liegt sehr nahe an [HA]. Daher verwenden Sie einfach die Molarität der für [HA] bereitgestellten Lösung, die in diesem Fall 0,10 beträgt.

Dies ist [H+]/[HA] × 100, oder für diese Ameisensäurelösung,

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

= 3.16 %