"Eine Substanz hat einen pKS ‐Wert von 7. Bei pH 4 liegt diese Substanz dann zu ungefähr wieviel Prozent in protonierter Form vor"?
Hallo zusammen,
Chemie einer meiner größten Schwachpunkte und hier einmal eine Frage, auf die ich nirgendwo eine Antwort finde. Aus den gegebenen Informationen kann ich schließen, dass es sich um eine schwache Säure handelt. Da der pH unter 7 liegt, ist die Lösung definitiv sauer, aber auch nicht stark sauer. Mit der Formel pH = 1/2 * (pKs - log(c)) und mit umstellen kann ich auch die Konzentration der Säure von 1 = -log(c) = -log(0,1) errechnen. Jetzt weiß ich jedoch immer noch nicht, wie ich wissen soll, zu wie viel Prozent die Substanz protoniert vorliegen soll?
Die Antwortmöglichkeiten sind
a) 99,9%
b) 90%
c) 33,3%
d) 0,1%
e) 10^-4 %
Mein erster Gedanke wäre c wegen vorherig genannter Umstände (schwache Säure, pH4), aber es ist halt wirklich nur "schlau" geraten anstatt bewiesen
2 Antworten
Um die Frage zu beantworten, können wir die Henderson-Hasselbalch-Gleichung verwenden, die eine Beziehung zwischen dem pH-Wert und dem pKs-Wert einer Säure herstellt.
Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung lautet:
`pH = pKs + log10 ([A-]/[HA])`
Dabei ist:
- pH der pH-Wert der Lösung,
- pKs der pKs-Wert der Säure,
- [A-] die Konzentration der Base und
- [HA] die Konzentration der Säure
In diesem Fall beträgt der pKs-Wert 7 und der pH-Wert 4. Da wir an der protonierten Form interessiert sind, suchen wir nach [HA]. Wenn wir die Gleichung nach [HA] umstellen, erhalten wir:
`[HA] = [A-] * 10^(pKs - pH)`
Wir nehmen an, dass [A-] = 1 (d.h., wir betrachten die Konzentration der Base als Einheit), dann ist [HA] = 10^(7 - 4) = 10^3 = 1000.
Das bedeutet, dass die protonierte Form der Substanz 1000-mal konzentrierter ist als die deprotonierte Form.
Um den prozentualen Anteil der protonierten Form zu berechnen, verwenden wir die folgende Formel:
`%HA = ([HA] / ([HA] + [A-])) * 100`
Setzen wir [HA] = 1000 und [A-] = 1 ein, erhalten wir:
`%HA = (1000 / (1000 + 1)) * 100 = 99.9%`
Daher liegt die Substanz bei einem pH-Wert von 4 zu ungefähr 99,9% in der protonierten Form vor
Ja, denn es ist egal, wie konzentriert die Substanz ist, der Prozentsatz an protoniert und deprotonierter Form hängt nur vom pH ab (wenn der gegeben ist).
Zusätzlich zur sehr richtigen Antwort von LeBonyt zeige ich Dir noch ein Schnellverfahren:
Der pH liegt drei Größenordnungen (7−4=3) unter dem pKₐ-Wert der Säure. Also hat die Antwort etwas mit 10¯³=1⁄1000=0.1% zu tun. Da wir saurer sind als der pKₐ-Wert, muß der größere Teil der Säure protoniert sein (genau am pKₐ-Wert liegen ja Säure- und Basenform genau im Verhältnis 1:1 vor). Also haben wir den kleineren Teil, also 0.1%, in der Basenform (deprotoniert) und den größeren Teil (99.9%) in der Säureform (protoniert).
Henderson-Hasselbalch-Gleichung ist im Hirn ab sofort notiert. Die Mathematik kam dann wohl auch ins Spiel. Das Ergebnis und wie man darauf kommt habe ich insofern verstanden. Nicht verstanden habe ich, wie man annehmen kann, dass die Konzentration [A-] = 1 ist?