3.2. Säure - Base-Gleichgewichte

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1 .. äure BaseGleichgewichte..0. Wiederholung einiger Grundbegriffe (siehe.0.) äurebasereaktionen erstellung von äuren und Basen aus xiden Neutralisation und Maßanalyse Übungen: Aufgaben zu äurebasereaktionen Nr.... trukturformeln einiger äuren. alpetersäure: N N N N N N N owohl das alpetersäuremolekül als auch das NitratIon sind mesomeriestabilisiert mit sp hybridisiertem tickstoff: Mesomerie Viele in der Natur vorkommende Moleküle sind stabil, obwohl sich keine trukturformel angeben lässt, die für jedes Atom die ktettregel erfüllt. Man erklärt dieses Phänomen mit der Vorstellung, dass sich die Elektronenwolke zweier Bindungselektronen auch über drei oder vier Atome ausdehnen kann und dadurch die Edelgaskonfiguration mehrerer Atome zumindest teilweise erfüllen kann. In der trukturformel stellt man diese über mehrere Atome delokalisierten Bindungselektronen durch mesomere Grenzformeln dar. Jede Grenzformel gibt einen möglichen Aufenthaltsort für die beiden delokalisierten Bindungselektronen an. Der tatsächliche Aufenthaltsort liegt dann irgendwo zwischen diesen mögliche Grenzstrukturen. Um das chemische Verhalten des Moleküls beurteilen zu können, versucht man zunächst klären, welche der möglichen Grenzstrukturen der tatsächlichen Elektronenverteilung am nächsten kommt. Eine Grenzform ist stabil und kommt der wirklichen Verteilung am nächsten, wenn Die Anzahl der Bindungen möglichst groß ist Die Anzahl der formalen Ladungen möglichst klein ist Die negative Ladung beim elektronegativeren Atom liegt. Kohlensäure:. Protolysestufe: C C NitratIon ydroxoniumion C C C ydrogencarbonation ydroxoniumion. Protolysestufe: C C C C C C C ydrogencarbonation CarbonatIon

2 Mehrprotonige äuren und Ampholyte Bei mehrprotonigen äuren wird die Bereitschaft zur Abgabe weiterer Protonen mit jedem verlorenen Proton geringer bzw. die übrigen Protonen werden immer fester gebunden. Das Gleichgewicht verschiebt sich bei jeder Protolysestufe weiter nach links. Das ydrogencarbonation kann sowohl als Base als auch als äure mit Wasser reagieren: Als Base: C C Als äure: C C toffe, die sowohl als Base als auch als äure reagieren können, nennt man Ampholyte.. chwefelsäure:. Protolysestufe: 4 4 ydrogensulfation ydroxoniumion. Protolysestufe: 4 4 ydrogensulfation ulfation chwefelsäure, ydrogensulfation und ulfation mit dsp hybridisiertem chwefelatom und Bindungselektronen erreichen keine Edelgaskonfiguration! 4. Phosphorsäure:. Protolysestufe: P 4 P 4 P P P DihydrogenphosphatIon ydroxoniumion. Protolysestufe: P 4 P 4 (ydrogenphosphation). Protolysestufe: P 4 P 4 (PhosphatIon) Phosphorsäuremolekül und die Dihydrogenphosphation mit dsp hybridisiertem Phosphoratom und 0 Bindungselektronen erreichen ebenfalls keine Edelgaskonfiguration, sind aber trotzdem stabil! 5. Essigsäure: C C C C C C C C C C AcetatIon Das AcetatIon ist mesomeriestabilisiert mit sp hybridisiertem Kohlenstoff ydroxoniumion

3 6. ydroxoniumion: Das ydroxoniumion selbst lässt sich ebenfalls als sehr starke äure betrachten. Da sich Produkte und Edukte nicht unterscheiden, ist diese Reaktion nur über die Leitfähigkeit nachzuweisen. Die extrem hohe Leitfähigkeit von sauren Lösungen ist nicht mit der Wanderung der wenigen vorhandenen ydroxoniumionen zu erklären. Die ydroxoniumionen geben stattdessen nur ihr Proton an das benachbarte Wassermolekül ab. Das Proton springt von einem Wassermolekül zum nächsten und ermöglicht so einen schnellen tromfluß.... Das Ionenprodukt des Wassers und der pwert Wasser ist ein Ampholyt: Mit äuren reagiert es als Base: A A Mit Basen reagiert es als äure: B B Autoprotolyse des Wassers Da auch destilliertes Wasser eine geringe Leitfähigkeit zeigt und also Ionen enthalten muss, reagieren Wassermoleküle offensichtlich auch miteinander als äure und Basen. Dabei entstehen ydroxoniumionen und ydroxidionen in gleichen Mengen: endotherme Autoprotolyse mit exotherme Neutralisation Base äure äure Base [ ] =, In heißem Wasser wird die Eigenprotolyse begünstigt, daher hat Wasser bei einer Temperatur von 90 C einen pwert von ungefähr 6. (Prinzip vom kleinsten Zwang) Das Ionenprodukt des Wassers Infolge der Autoprotolyse enthält jede (saure, neutrale oder basische) wässrige Lösung sowohl ydroxidionen als auch ydroxoniumionen. Da auch in recht stark sauren Lösungen weniger als % der Wassermoleküle als Ionen vorliegen, ist die Konzentration der Wassermoleküle aber trotzdem nahezu konstant: 000 g 55,6 mol [ ] = = = 55,6 mol/l Liter Liter Um die Konzentrationen dieser Ionen besser abschätzen zu können, vereinfacht man das MWG durch Multiplikation mit dem Nenner [ ] = 09,6 mol /L : =, [ ] [ ] [ ] = 0 4 mol /L Einheiten weggelassen [ ] [ ] = 0 4 Mit dieser Gleichung (dem Ionenprodukt des Wassers) lässt sich [ ] berechnen, wenn [ ] bekannt ist und umgekehrt. Man erkennt, dass es i.a. genügt, die Exponenten zu betrachten: Die umme der negativen ochzahlen muss 4 sein. Aus diesem Grund gibt man anstelle der vollständigen Konzentration [ ] oder [ ] in mol/l meist nur die negative ochzahl des Zahlenwertes an: Der pwert bzw. pwert einer Lösung ist der negative dekadische Logarithmus der in mol/l angegebenen Konzentration der ydroxoniumionen bzw. ydroxidionen: [ ] = 0 p bzw. log[ ] = p. [ ] = 0 p bzw. log[ ] = p. Je kleiner der pwert bzw. pwert, desto größer ist [ ] bzw. [ ]

4 Ionenprodukt des Wassers [ ] [ ] = 0 4 bzw. p p = 4 In destilliertem Wasser ist [ ] = [ ] = 0 7, d.h. p < 7 saure Lösung p = 7 neutrale Lösung p > 7 basische Lösung Übungen: Aufgaben zu äurebasereaktionen Nr Die tärke von äuren und Basen Das MWG für die Protolyse einer äure oder Base in Wasser lässt sich durch Multiplikation mit der annähernd konstanten Konzentration [ ] = 55,6 mol/l vereinfachen (vgl. Autoprotolyse des Wassers): äure A: Base B : A A B B A [ B] = K [ ] = K [ ] [ A][ ] B A [ B] = K = K B [ A] B Die äurekonstante K und die Basekonstante K B sind ein Maß für die tärke einer äure oder Base. Je größer K bzw. K B, desto stärker liegt das GGW auf der rechten eite und desto mehr bzw. Ionen liegen in der Lösung vor. Beispiel: Man stellt drei saure Lösungen her: 0, m Cl mit K 0 6 (p = ) 0, m P 4 mit K =, 0 (. Protolysestufe) (p = ) 0, m C C mit K =, (p = ) Welche der drei Lösungen hat den kleinsten pwert? Antwort: Die äure mit dem größten K Wert bildet die meisten Ionen und hat daher den geringsten pwert. Da K und K B meist sehr klein sind und sich um viele Zehnerpotenzen unterscheiden können, beschränkt man sich wie beim pwert auf die Angabe des negativen Exponenten: pk und pk B Werte Der pk (pk B ) Wert ist der negative dekadische Logarithmus des Zahlenwertes der äurenkonstanten K (Basenkonstanten K B ): K = 0 pks bzw. logk = pk. K B = 0 pkb bzw. logk B = pk B. Je kleiner der pk Wert (pk B Wert), desto größer ist K (K B ) und desto stärker ist die äure A (die Base B ) pk und pk B bei korrspondierenden äurebasepaaren owohl die äure A als auch die korrespondierende Base A können mit Wasser reagieren: A A A A A [ A] = K = K B [ A] A Multipliziert man die beiden Konstanten, so erhält man das Ionenprodukt des Wassers: A K K B = A [ A] A [ ] [ ] = 0 4 4

5 Es gilt also der gleiche Zusammenhang wie bei pwert und pwert: pk und pk B bei korrspondierenden äurebasepaaren Für die äurekonstante einer äure A und die Basekonstante ihrer korrepondierenden Base A gilt K K B = 0 4 bzw. pk pk B = 4 Je stärker die äure A, desto schwächer ist die korrespondierende Base A und umgekehrt. Übungen: Aufgaben zu äurebasereaktionen Nr Berechnung von pwerten pwerte von wäßrigen Lösungen starker äuren und Basen (pk < 0) Eine starke äure A reagiert nahezu vollständig mit Wasser, so daß die Konzentration [ ] der gebildeten Ionen nahezu der Konzentration c 0 der ursprünglich zugegebenen äure entspricht. Entsprechendes gilt für starke Basen, insbesondere alle Metallhydroxide: tarke äure A mit pk < 0 und Anfangskonzentration c 0 A A läuft nahezu vollständig ab [ ] = c 0 bzw. p = log c 0 tarke Base B mit pk B < 0 und Anfangskonzentration c 0 : B B läuft nahezu vollständig ab [ ] = c 0 bzw. p = log c 0 Beispiele: In einer 0,0 m alpetersäure ist [ ] = c 0 = 0,0 mol/l = 0 mol/l p = und p = 4 = In einer 0, m Kalilauge ist [ ] = c 0 = 0, mol/l = 0 mol/l p = und p = 4 = Übungen: Aufgaben zu äurebasereaktionen Nr. 7 pwerte von wässrigen Lösungen schwacher äuren und Basen (pk > 0) chwache äure: A A läuft nur in geringem Maße ab [A] = c 0 und [ ] = [A ] chwache Base: B B läuft nur in geringem Maße ab [B ] = c 0 und [ ] = [B] Die durch Autoprotolyse gebildeteten Ionen können vernachlässigt werden. Durch Einsetzen in das MWG erhält man A [ B] = K = K B Einsetzen [ A] B = K = K B c 0 ; c c 0 [ ] = K c0 [ ] = KB c0 pwerte schwacher äuren und Basen (pk > 0) In einer wäßrigen Lösung einer schwachen äure A mit pk > 0 und Anfangskonzentration c 0 ist [ ] = K c0 bzw. p = (pk log c 0 ) In einer wäßrige Lösung einer schwachen Base B mit pk B > 0 und Anfangskonzentration c 0 ist [ ] = KB c0 bzw. p = (pkb log c 0 ) 0 Bemerkung: schwache äuren und Basen treten oft als Anionen oder Kationen von alzen auf: Beispiel: Das CarbonatIon C lässt sich nur in Lösung bringen, wenn es in Verbindung mit einem Kation wie z.b. Na, K oder Mg vorliegt. Bei der erstellung einer 0, m KaliumcarbonatLösung (K C ) löst sich das alz zunächst auf: K C (fest) K (gel) C (aq). Die K Ionen können keine Protonen aufnehmen (und erst recht keine abgeben!) und haben daher keinen Einfluß auf den pwert. Die CarbonatAnionen dagegen nehmen Protonen vom Wasser auf: C C mit pk B =,60. p = (pkb log c 0 ) = (,60 ) =,0 p = 4,0 =,70. 5

6 weitere Beispiele: In einer 0,0 m Methansäure C ist p = (,70 ) =,85 In einer 0,0 m NatriumformiatLösung CNa ist p = (0,0 ) = 6, p = 4 6, = 7,88 In einer 0, m Ammoniaklauge N ist p = (4,75 ) =,87 p = 4,87 =, In einer 0, m Ammoniumchloridlösung N 4 Cl ist p = (9,5 ) = 5, Übungen: Aufgaben zu äurebasereaktionen Nr. 8 pwerte von Pufferlösungen In einer Pufferlösung sind eine schwache äure A und ihre korrespondierende schwache Base A in ungefähr gleichen Anteilen enthalten. Zusätzlich hinzugefügte Ionen bzw. Ionen werden dann durch A bzw. A abgefangen, so dass der pwert nahezu erhalten bleibt: Abfangen der Ionen: A A Abfangen der Ionen: A A aus der schwachen äure A und ihrer schwachen Base A berechnet sich dann nach dem MWG: A = K [A]; :[A ] A [ ] = K [ A] A A A p = pk log log (Puffergleichung) Übungen: pwerte von alzsäure pwerte von Natronlauge Neutralisation von alzsäure Neutralisation von Essigsäure..5. Neutralisationskurve und Puffergleichgewichte der Kohlensäure Neutralisation von 00 ml einer 0,molaren Kohlensäure mit molarer Natronlauge p ml Na

7 Anfangspunkt: zugegebene C C 0 ~ 0 mmol ~ 0 mmol 0 C 0, molare Kohlensäure: Durch die. Protolysestufe C C mit pk = 6,5 ist p = (pk log c 0 ) =,76 Wegen pk = 6,5 bzw. K = 0 6,5 =,0 0 7 reagiert nur ein sehr geringer Teil der 0 mmol C mit Wasser zu C und. Der Bestand von ~ 0 mmol C und ~ 0 mmol C ändert sich dadurch kaum. Die wenigen dabei freigesetzten ~ 0 4 mmol/ml fallen jedoch im Verhältnis zu den durch die Autoprotolyse des Wassers freigesetzten 0 7 mmol/ml sehr wohl ins Gewicht und führen zu dem sauren pwert. Bei der. Protolysestufe mit pk = 0,40 liegt das Gleichgewicht noch viel weiter auf der eite der Edukte, so dass sie gegenüber der. Protolysestufe vernachlässigt werden kann!. Pufferpunkt: zugegebene C C 5 mmol ~ 5 mmol ~ 5 mmol 0 C Durch Zugabe von 5 mmol wird die. Protolysestufe zu 50% neutralisiert: 5 mmol C 5 mmol 5 mmol C 5 mmol 5 mmol C bleiben übrig. Man erhält also einen ydrogencarbonatpuffer mit p = pk = 6,5 Die Neutralisation der äure C durch ihre korrespondierede Base C hat keinen Einfluß auf den p Wert: C C C C. Der pwert ergibt sich allein aus der Reaktion von C mit Wasser!. Äquivalenzpunkt zugegebene C C C 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol Nach Zugabe von insgesamt 0 mmol ist die. Protolysestufe 00 % neutralisiert. Man erhält eine 0, molare ydrogencarbonatlösung. Der pwert ergibt sich durch die Reaktion des Ampholyten C mit Wasser und die Autoprotolyse: als äure mit Wasser: C C mit pk = 0,40 als Base mit Wasser: C C mit pk B = 4 pk = 7,48 Autoprotolyse: C C C C mit pk A = pk pk =,88, denn K A = C C [ C] C = K = C C C K. Die Konzentration von C und C wird also im wesentlichen von der Autoprotolyse bestimmt: [C ] = [ C ]. Der pwert ergibt sich mit ilfe dieser Näherung aus dem MWG für die beiden Reaktionen mit Wasser: C K K B = [ C] K C C K B C K K = C [C C C ] = [ C ] K K = [ ], also p = (pk pk ) = 8,46 7

8 Auch hier lässt sich aus den großen pkwerten entnehmen, dass das Gleichgewicht bei beiden Reaktionen stark auf der eite der Edukte liegt, d.h., von den 0 mmol C wird nur ein vernachlässigbar geringer Anteil wieder in C oder C umgesetzt. Die dabei entstandenen und Ionen fallen aber gegenüber den durch das Wasser freigesetzten 0 7 mmol/ml bzw. sehr viel mehr ins Gewicht und führen zu dem sauren pwert.. Pufferpunkt: C zugegebene C C 5 mmol ~ 0 mmol ~ 5 mmol ~ 5 mmol Durch Zugabe von weiteren 5 mmol wird die. Protolysestufe zu 50 % neutralisiert: 5 mmol C 5 mmol 5 mmol C. Man erhält einen Carbonatpuffer mit p = pk = 0,40 Die Neutralisation der äure C durch ihre korrespondierede Base C hat keinen Einfluß auf den p Wert: C C C C.Der pwert ergibt sich auch hier aus der Reaktion von C mit Wasser (s.o.).. Äquivalenzpunkt = Endpunkt C zugegebene C C 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol Nach Zugabe von insgesamt 0 mmol sind beide Protolysestufe zu 00 % neutralisiert und man erhält eine 0, molare Carbonatlösung Der pwert ergibt sich durch die Reaktion der schwachen Base C mit Wasser: C C mit pk B = 4 pk =,60. Man erhält also p = (pkb log c 0 ) =,0 p = 4,0 =,70 Zugabe von weiteren 0 ml m Na Die 0 ml 0, m Carbonatlösung mit p =,0 bzw. [ ] = 0,0 = 0,005 mmol/ml enthalten bereits 0,5 mmol Ionen. Durch Zugabe von weiteren 0 mmol erhält man insgesamt 0,5 mmol auf 0 ml, d.h., [ 0,5 mmol ] = = 0,08 mmol/ml und p = log 0,04 =,09 bzw. p = 4 p =,9 0 ml Carbonatpuffer Menschliches Blut enthält Kohlensäure C und Natriumhydrogencarbonat NaC in den Konzentrationen [C ] 4 mmol/l und [ C ], mmol/l. Die im Blut unter physiologischen Bedingungen vorliegende Kohlensäure hat einen geringeren pk Wert (pk = 6,) als die reine Kohlensäure (pk = 6,5). Durch das in den Zellen gebildete C kann nämlich C nachproduziert werden, wodurch sich das Protolysegleichgewicht etwas auf die rechte eite verschiebt: C C C Der pwert dieses Puffers ist also p = pk log [ C ] 4 = 6, log = 7,4., C und C Wird infolge eines toffwechselvorganges die Konzentration auf [ ] = 4 mmol/l erhöht, so reagiert die starke Base nahezu vollständig mit Kohlensäure zu Wasser und ydrogencarbonat. Die dabei verbrauchte Kohlensäure wird aber durch C sehr schnell wieder ersetzt, so daß nach kurzer Zeit wieder [ C ] =, mmol/l erreicht ist: 4 mmol C 4 mmol 4 mmol C 4 mmol C 4 mmol C 4 mmol. Die 4 mmol/l setzen sich vollständig zu 4 mmol/l C um, so dass die Gesamtkonzentration an ydrogencarbonat von [C ] = 4 mmol/l auf 8 mmol/l ansteigt. C 8 = 6, log = 7,47. C, Der neue pwert dieses Puffers ist also p = pk log 8

9 ..6. Neutralisationskurve und Puffergleichgewichte der Phosphorsäure Neutralisation von 00 ml einer 0,molaren Phosphorsäure mit molarer Natronlauge p ml Na Anfangspunkt: zugegebene P 4 P 4 P 4 0 ~ 0 mmol ~ 0 mmol 0 mmol 0 P 4 0, molare Phosphorsäure: Durch die. Protolysestufe P 4 P 4 mit pk =,96 ist p = (pk log c 0 ) =,48 Wegen pk =,96 bzw. K 0 = 0,0 reagiert nur ein sehr geringer Teil der 0 mmol P 4 mit Wasser zu P 4 und. Der Bestand von ~ 0 mmol P 4 und ~ 0 mmol P 4 ändert sich dadurch kaum. Die wenigen dabei freigesetzten ~ 0 mmol/ml fallen jedoch im Verhältnis zu den durch die Autoprotolyse des Wassers freigesetzten 0 7 mmol/ml sehr wohl ins Gewicht und führen zu dem sauren pwert. Bei den nachfolgenden Protolysestufen mit pk = 7, und pk =, liegt das Gleichgewicht noch viel weiter auf der eite der Edukte, so dass sie gegenüber der. Protolysestufe vernachlässigt werden können!. Pufferpunkt: zugegebene P 4 P 4 P 4 5 mmol ~ 5 mmol ~ 5 mmol 0 0 Durch Zugabe von 5 mmol wird die. Protolysestufe zu 50 % neutralisiert: P 4 5 mmol P 4 5 mmol 5 mmol P 4 5 mmol 5 mmol P 4 bleiben übrig. Man erhält also einen Dihydrogenphosphatpuffer mit p = pk =,96 Die Neutralisation der äure P 4 durch ihre korrespondierede Base P 4 hat keinen Einfluss auf den p Wert: P 4 P 4 P 4 P 4. Der pwert ergibt sich allein aus der Reaktion von P 4 mit Wasser! 9

10 . Äquivalenzpunkt P 4 zugegebene P 4 P 4 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol 0 P 4 Nach Zugabe von insgesamt 0 mmol ist die. Protolysestufe 00 % neutralisiert. Man erhält eine 0, molare Dihydrogenphosphatlösung. Der pwert ergibt sich durch die Reaktion des Ampholyten P 4 mit Wasser sowie die Autoprotolyse: als äure mit Wasser: P 4 P 4 mit pk = 7, als Base mit Wasser: P 4 P 4 mit pk B = 4 pk =,04 Autoprotolyse: P 4 P 4 P 4 P 4 mit pk A = pk pk = 5,6 Mit der Näherung [ P 4 ] = ]P 4 ] ergibt sich p = (pk pk ) = 4,58. Pufferpunkt: P 4 P 4 zugegebene P 4 P 4 5 mmol ~ 0 mmol ~ 5 mmol ~ 5 mmol ~ 0 mmol p = pk = 7,. Äquivalenzpunkt zugegebene P 4 P 4 P 4 P 4 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol p = (pk pk ) = 9,7. Pufferpunkt: zugegebene P 4 P 4 P 4 P 4 5 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol ~ 5 mmol ~ 5 mmol p = pk =,. Äquivalenzpunkt = Endpunkt zugegebene P 4 P 4 P 4 P 4 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol ~ 0 mmol p = (pkb log c g ) =,4 p = 4,4 =,66. Zugabe von weiteren 0 ml m Na Die 0 ml 0, m Phosphatlösung mit p =,4 bzw. [ ] = 0,4 = 0,046 mmol/ml enthalten bereits 4,6 mmol Ionen. Durch Zugabe von weiteren 0 mmol erhält man insgesamt 4,6 mmol auf 40 ml, d.h., [ 4,6 mmol ] = = 0,04 mmol/ml und p = log 0,04 = 0,98 bzw. p = 4 p =,0. 40 ml Übungen: Aufgaben zu äurebasereaktionen Nr. 9 0

11 ..7. erstellung von Pufferlösungen zu gegebenem pwert Beispiel Acetatpuffer: Es sollen 000 ml eines Acetatpuffers mit p 4,5 und einer Gesamtkonzentration von c 0 = 0, mol/l hergestellt werden. Zur Verfügung stehen die folgenden Chemikalien: molare Essigsäure C C, molare Natriumacetatlösung C CNa, molare alzsäure Cl, molare Natronlauge Na und festes Natriumacetat C CNa Beschreibe drei Möglichkeiten, den gewünschten Puffer aus diesen Chemikalien herzustellen. Gib die erforderlichen toffmengen in g bzw. ml an und begründe. Lösung Damit insgesamt l 0, mol/l = 0, mol = 00 mmol äure und Base enthalten sind, müssen x mmol C C und 00 x mmol C C zugegeben werden. Außerdem ist pks = 4,75 und es soll p = 4,5 sein. Einsetzen ergibt CC Einsetzen C C p = pk log 00 x mmol 4,5 = 4,75 log 000 ml x mmol Kürzen 000 ml 4,5 = 4,75 log 00 x x 4,75 0,5 = log 00 x x 0 0 0,5 = 00 x x x; x (0 0,5 )x = 00 : (0 0,5 ) 00 x = 0,5 0 8 Man benötigt also x = 8 mmol äure C C und 00 x = 7 mmol Base C C. Für die praktische erstellung gibt es drei Möglichkeiten. Einfaches Zusammengeben der beiden Komponenten Man gibt 8 mmol C C = 8 ml m Essigsäure und 7 mmol = 5,9 g Natriumacetat C CNa in = 87 ml destilliertes Wasser.. Teilweise Neutralisation einer Ethansäurelösung vom Anfangspunkt bis zum gewünschten p Liter der molaren Essigsäurelösung werden mit 7 mmol = 7 ml m Na versetzt. Dadurch werden genau 7 mmol von insgesamt 00 mmol C C in C C umgewandelt. Man erhält dann 07 ml eines leicht verdünnten Puffers, dafür kommt man ohne Waage aus.. Teilweise Neutralisation einer Acetatlösung vom Äquivalenzpunkt bis zum gewünschten p Liter der molaren Natriumacetatlösung werden mit 8 mmol = 8 ml m Cl versetzt. Dadurch werden genau 8 mmol von insgesamt 00 mmol C C in C C umgewandelt. Man erhält dann 8 ml eines leicht verdünnten Puffers, dafür kommt man ohne Waage aus.

12 erstellung von Pufferlösungen zu gegebenem pwert, Gesamtkonzentration c 0 und Volumen V. Berechnung der erforderlichen toffmengen Man berechnet die insgesamt erforderliche toffmenge n 0 = c 0 V Man setzt x = toffmenge der Base A und n 0 x = toffmenge der äure A Man setzt den gewünschten p, den pkswert aus der Tabelle und das berechnete n 0 in die Puffergleichung n p = pk log 0 x ein und berechnet x. x. Praktische erstellung Man gibt direkt n 0 x mmol A (in Form einer konzentrierten Lösung) und x mmol Base A (i.d.r. in Form ihres alzes) in destilliertes Wasser mit dem Volumen V oder Man geht von einer Lösung des äure A mit der Konzentration c 0 und dem Volumen V aus und neutralisiert genau x mmol davon zur Base A durch Zugabe von x ml m Na oder Man geht von einer Lösung des äure A mit der Konzentration c 0 und dem Volumen V aus und neutralisiert genau x mmol davon zur äure A durch Zugabe von x ml m Cl Beispielaufgabe zur Pufferwirkung Gibt man einen Tropfen m Essigsäure 0, mmol C C in Liter Wasser, so erhält man eine Lösung 0, mmol mit c 0 = = 5,5 0 5 mmol/ml und p = 000 ml (4,75 log c 0) 4,5. Wie ändert sich der pwert dieser Lösung bei Zugabe von 0 ml m Cl bzw. 0 ml m Na? Wie ändert sich der pwert des obigen Puffers bei Zugabe von 0 ml m Cl bzw. 0 ml m Na? Vergleiche. Lösung Zugabe von äure zur ungepufferten Lösung: Gibt man 0 ml m Cl = 0 mmol in Liter der ungepufferten Lösung mit p = 4,5, so erhöht sich [ ] von 0 4,5 0 mmol mmol/ml auf ca. = 0 mmol/ml und der p sinkt deutlich von 4,5 auf. 000 ml Zugabe von äure zur gepufferten Lösung Gibt man 0 ml m Cl = 0 mmol in Liter des obigen Acetatpuffers mit p = 4,5, so reagiert die starke äure vollständig mit der Base C zu C C und Cl : 0 mmol C C 0 mmol 0 mmol C C 0 mmol. Es werden also 0 mmol C C verbraucht und 0 mmol CC 70 = 4,75 log = 4,. C C 8 0 C C zusätzlich gebildet, so dass p = pk log Der p sinkt also nur minimal von 4,5 auf 4,. Zugabe von Base zur ungepufferten Lösung: Gibt man 0 ml m Na = 0 mmol in Liter der ungepufferten Lösung mit p = 9,5, so erhöht sich [ ] von 0 9,5 0 mmol mmol/ml auf ca. = 0 mmol/ml und der p sinkt von 9,5 auf. 000 ml Entsprechend steigt der p deutlich von 4,5 auf. Zugabe von Base zur gepufferten Lösung Gibt man 0 ml m Na = 0 mmol in Liter des obigen Acetatpuffers mit p = 4,5, so reagiert die starke Base vollständig mit der äure C zu C C und : 0 mmol C C 0 mmol 0 mmol C C 0 mmol. Es werden also 0 mmol C C verbraucht und 0 mmol CC 7 0 = 4,75 log = 4,64. C C 8 0 C C zusätzlich gebildet, so dass p = pk log Der p steigt also nur minimal von 4,5 auf 4,64. Übungen: Aufgaben zu äurebasereaktionen Nr. 0