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Donnerstag, 11. Februar 2016, 14:07

Bestimmung des 2. ÄP und pH = pks2 bei Phosphorsäure

guten Tag :)

Ich habe etwas Probleme genau zu bestimmen wann der 2. ÄP erreicht wird.
Mit meinem recht naiven Verständniss der Titration, wenn ich den pH-Wert berrechnen müsste, dann würde ich erstmal sehen "Aha, da sind 3 Protonen" und wie es bei der Schwefelsäure mit Lauge üblich war sage ich dann "Ok, dann berrechne ich die Menge an H3PO4 so, dass ich halt 3*c(H3PO4) - c*V(die der base) ist und unter Berücksichtigung der Volumenzunahme durch jene teile um die Konzentration zu bestimmen, denn c ist ja n/V, gell?"
Aber wenn ich doch weiß, dass die erste Protoneabgabe leichter abläuft als die 2. dann muss ich doch anders rechnen oder nicht?
ferner weiß ich noch dass irgendwie die Äquivalentkonzentration irgednwo eine Rolle spielt, daher z*c*V = n^eq
Und wenn ich jetzt das in Zusammenhang bringe mit Base, dann würde ich wenn ich gleichsetze und auflöse dann würde ich 1/3 rechnen und nicht mal 3, und ich bestimme dann die Molarität der phosphorsäure, nicht der Protonen oder? Was muss jetzt nun für den 2 ÄP gelten, denn soweit ich weiß, wenn gelten würde n(H+) = n(OH-) dann wäre der pH-Wert gleich 7 aber wir wissen ja dass ÄP nich t gleich neutral bedeutet :D
Kann mir jemand bitte sagen, so ganz klipp und klar wie ich den 2. ÄP bestimmen kann, rechnerisch? Nehmen wir mal als Fallbeispiel an wir haben 100ml von 0,1M H3PO4 und möchten es titrieren mit 0,1M NaOH, wann wäre konkret der 2 ÄP erreicht?
Ferner, wieviel NaOH muss ich verwenden damit pH = pks1 und pH = pks2 ist, welche Formeln brauche ich dafür?
Wäre echt nett wenn jemand helfen könnte, denn ich stehe mit Analytik grad auf dem Kriegsfuß :S

EDIT: Ergänzung zu dem Teil mit dem Äquivalenzkonz. :

z*c*V(Säure) = z*c*V(Base)
=> 3*c*V(Säure) = 1*c*V(Base)
= 3*n(Säure) = 1*n(Base)
= n(Säure) = 1/3 (Base)

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Carpe Diem« (11. Februar 2016, 14:24)


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Donnerstag, 11. Februar 2016, 14:33

Also wir hatten eine Titrationskurve für H2So4 aufgestellt und da war es so wenn wir 10mL 0,1 molare H2SO4 haben, dann bräuchte man von 0,1M NaOH 10mL für den 1ÄP. und 20mL für den 2.ÄP
ist das hier einfach analog, nämlich 100mL für den 1., 200mL für de 2. und 300mL für den 3 ÄP, ist das wirklich so einfach? Also spielt nicht die Menge an dissoziiertem H+ des am ANfang vorliegenden H3PO4 eine Rolle sondern nur das H3PO4 selbst?

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Donnerstag, 11. Februar 2016, 16:51

Nehmen wir mal als Fallbeispiel an wir haben 100ml von 0,1M H3PO4 und möchten es titrieren mit 0,1M NaOH, wann wäre konkret der 2 ÄP erreicht?
\[ H_3PO_4 \ + \ 2 \ NaOH \ -> \ Na_2 HPO_4 \ + \ 2 \ H_2O \] Aus der Reaktionsgleichung ergibt sich das Stoffmengenverhältnis : \[ \frac {n(H_3PO_4)}{n(NaOH)} \ = \ \frac {1}{2}\]\[ n(H_3PO_4) \ = \ \frac {1}{2} \ n(NaOH)\]

Gruß FKS

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Freitag, 12. Februar 2016, 21:42

ok, ich und wie stell ich fest wann pH = pks 2 oder pks 1 entspricht?

DIe Formel für schwache Säure lautet ja pH = 1/2 (pks-logc) und pks soll gleich pH sein... ich weiß aber nicht genau wie ich das berechnen soll, das heißt wieviel ml Lauge ich geben muss damit diese Bedingung erfüllt ist :(

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Freitag, 12. Februar 2016, 23:17

oder zB der 2. pkS-Wert von H3PO4 ist ja 7,2, ist mal einfach so gegeben. Woher weiß ich dass ich 15mL NaOH dazugeben muss damit pH = pks2 ist? Wie kann ich das berechnen?? Wie berechne tman diese verdammten Titrationskurven??!?

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Freitag, 12. Februar 2016, 23:56

wenn ich 15ml in die Henderson hasselbalch gleichung einsetze erhalte ich 7,376 asl pH-Wert, da ist doch ein Fehler im System -.-

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Samstag, 13. Februar 2016, 00:33

Titration " 1. Stufe " H3PO4

ok, ich und wie stell ich fest wann pH = pks 2 oder pks 1 entspricht?

Erst einmal sollten Sie unterscheiden zwischen Werten , die Sie berechnen sollen und Werten, die mit Hilfe der Titrationskurve zu bestimmen sind.

Die Bedingung pH = pKs(H3PO4) gilt für den so genannten Halbäquivalenzpunkt. Hier also für den Fall , dass die Hälfte von H3PO4 auf Grund dieser Reaktion \[ H_3PO_4 \ + \ OH^- \ -> \ H_2PO_4^- \ + \ H_2O \] zu Dihydrogenphosphat deprotoniert worden ist, so dass gilt : \[ n(H_3PO_4) \ = \ n( H_2PO_4^-) \]. Und man beim Einsetzen in die Puffergleichung \[pH \ = \ pK_S \ + \ lg \frac {n(H_2PO_4^-)}{n(H_3PO_4)}\] \[pH \ = \ pK_S \ + \ lg (1) \ => \ pH \ = \ pK_S \] erhält.

Wenn Ihnen eine Titrationskurve vorliegt und der NaOH - Verbrauch bis zum ÄP ( in diesem Fall also dem 1.ÄP) x mL betragen hat, dann waren es bis zum Halbäquivalenzpunkt (x/2) mL. Wenn Sie zu diesem NaOH - Volumen den pH - Wert ablesen, dann gilt pH = pKs(H3PO4) Wenn die Titrationskurve genau genug ist, sollte sich pKs = 2,1 ergeben.

Ist das soweit klar ? Dann versuchen Sie doch mal, das von mir Geschriebene auf die Titration der " 2.Stufe" , besser gesagt auf die Titration von Dihydrogenphospat mit NaOH anzuwenden, bei der die folgende Reaktion abläuft : \[ H_2PO_4^- \ + \ OH^- \ -> \ HPO_4^{2-} \ + \ H_2O \]

Gruß FKS

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Samstag, 13. Februar 2016, 01:16

Naja, mich interessiert es wie man ganz genau den pH-Wert am Äquivalenzpunkt berrechnet.
Bei pks2 = pH frage ich mich wieviel ml NaOH ich brauche,was ich hier wiederum nirgends rechnerisch sehen kann, sondern mit "ablesen" erklärt wird. Ok dann lern ich halt auswendig...also es liegt vor H2PO4- das zu HPO4- reagiert, so dass Verhältniss 1:1 vorliegt. Die Frage ist wann bei weiviel ml NaOH das ist ?( Und da bin ich ratlos, da ich c(NaOH) habe aber kein n und kein V, also wie soll ich da rechnen?? Und selbst WENN das Volumen für NaOH 15ml sein soll, weiß ich nicht wie ich das in die Formel für Henderson-Hasselbalch-Gleichung einsetzen soll wenn da doch nur das Verhältnis der Säure und seiner konjugierten Base eine Rolle spielt.

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Samstag, 13. Februar 2016, 01:36

ok, dan nschreib ich mal was ich habe:
HA: V = 10ml; c=0,1M; n=0,001mol
Na+OH-: V = 15ml; c=0,1M; n=0,0015mol

=> c A- = 0,0015mol/(0,01l + 0,015l) = 0,06M
=> pH = 7,2 + lg (c0(Ac-)-c(A-)/(c0(HAc) - c(A-)) = 7,2
Aber würde das nicht für jede beliebiges Volumen von NaOH zutreffen, das ergibt irgendwie keinen Sinn :thumbdown:

Das wichtigste für mich aber ist wie man am ÄP den pH-Wert berechnen kann.
H2PO4- + H2O => HPO42- + H3O+
von der undissoziierten Säure asu betrachtet ist HOP4^2- 1/3 der Stoffmengen bzgl. Protonen...

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Samstag, 13. Februar 2016, 02:45

ah, ich glaub es hat klick gemacht bei mir.. am 1.ÄP ist ja doch die SÄure konjugiert, das heißt es ist die Base der Säure und das kann ich ja doch einfach nach der Formel (näherungsweise) für die schwache Säure einsetzen:
1/2 (12-log(0.1)) = 14 - pH => pH = 14-6,5 = 7,5
und beim 2. ÄP gilt das auch nur mit pks2, korekt? Das heißt die Konzentration des NaOH spielt nur indirekt eine ROlle, alles was ich wissen muss ist wieviel ml ich geben muss und das lernt man einfach auswendig. Ich glaube das genügt um die Klausur zu bestehen...

EDIT: ups, ich habe das Volumen der Base jetzt doch außer Acht gelassen
1/2 (12-log(0.05)) wäre glaub ich richtiger... das kommt von diesem blöden stumpfen Schulchemie wo "Die Änderung des Volumens mal außer Acht gelassen sei" :thumbdown:

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Samstag, 13. Februar 2016, 17:55

Naja, mich interessiert es wie man ganz genau den pH-Wert am Äquivalenzpunkt berrechnet.


Wie sich zeigen wird, kann von einer genauen pH - Berechnung hier wohl kaum die Rede sein.

Am 1. ÄP liegt eine Lösung von NaH2PO4 vor, Das Na+ reagiert nicht ( in relevantem Umfang ) mit Wasser. Das Dihydrogenphosphat ist ein Ampholyt. Für Ampholyte ist die folgende Näherungsformel gebräuchlich: \[pH \ = \ 0,5 \ ( pK_{S1} \ + \ pK_{S2} \ ) \] Angewendet auf Dihydrogenphosphat : \[pH \ = \ 0,5 \ ( pK_{H_3PO_4} \ + \ pK_{H_2PO_4^-} \ ) \] Was in diesem Fall ergibt : pH = 0,5 ( 2,1 + 7,2 ) = 4,65. Die Alternative \[pH \ = \ 0,5 \ ( \ pK_{S2} \ - \ lg \ c_0 \ ) \] ergibt hier \[pH \ = \ 0,5 \ ( \ 7,2 \ - \ lg \ 0,05 \ ) \ = \ 4,25 \]

Am 2. ÄP liegt eine Lösung von Na2HPO4 vor, Das Na+ reagiert auch hier nicht in relevantem Umfang . Auch das Hydrogenphosphat ist ein Ampholyt. Für Ampholyte ist die folgende Näherungsformel gebräuchlich: \[pH \ = \ 0,5 \ ( pK_{S1} \ + \ pK_{S2} \ ) \] Angewendet auf Hydrogenphosphat : \[pH \ = \ 0,5 \ ( pK_{H_2PO_4^-} \ + \ pK_{HPO_4^{2-}} \ ) \] Was in diesem Fall ergibt : pH = 0,5 ( 7,2 + 12,7 ) = 9,95 Die Alternative wäre hier die Berechnung von pOH , denn bei HPO4^2- ist der Basencharakter wesentlich stärker ausgeprägt als der Säurecharakter \[pOH \ = \ 0,5 \ ( pK_{B} \ - \ lg \ c_0 \ ) \] ergibt hier \[pOH \ = \ 0,5 \ ( 6,8 \ - \ lg \ 0,033 \ ) \ = \ 4,14 \] \[ pH \ = \ 14 \ - \ pOH \ = \ 14 \ - \ 4,14 \ = \ 9,86 \]

Gruß FKS

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Sonntag, 14. Februar 2016, 01:02

dankeschön, das hat sich jetzt mitlerweile erledigt :) Bin mal zurück auf die Titration von Essigsäure zurückgegangen und dann wieder zu dieser hier und es ist jetzt alles klarer. Und den Schulkastentrick mit dem 1/2(pks1+pks2) kannte ich vorher nicht, erst wo ich tatsächlich, man lache, ins Chemie-Schulbuch geschaut habe :pinch:

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Sonntag, 14. Februar 2016, 19:00

dankeschön, das hat sich jetzt mitlerweile erledigt :) Bin mal zurück auf die Titration von Essigsäure zurückgegangen und dann wieder zu dieser hier und es ist jetzt alles klarer. Und den Schulkastentrick mit dem 1/2(pks1+pks2) kannte ich vorher nicht, erst wo ich tatsächlich, man lache, ins Chemie-Schulbuch geschaut habe :pinch:
Von "Schulkastentrick" kann hier mMn insofern nicht die Rede sein, als auch Hochschulen mit dieser Näherung operieren. "Trick" passt da schon eher, denn zu einer Näherungsgleichung führt mMn eine unter vereinfachenden Voraussetzungen vorgenommene Ableitung, die dann auch den Anwendungsbereich erkennen lässt. Nach einer solchen Ableitung suche ich im Fall der "Ampholytgleichung" noch immer. Mehr dazu hier : http://treffpunkt-naturwissenschaft.com/…pholytgleichung .

Mich würde interressieren , mit welcher Näherungsgleichung Sie die ÄP 1 und 2 berechnet haben ? Zumal Ihnen die Titration von Essigsäure dabei kaum eine Entscheidungshilfe gewesen sein dürfte.

Im Übrigen sollten Sie der Schulchemie nicht unrecht tun. Denn ich halte es für eine sinnvolle Konzentration auf das Wesentliche, die Volumenänderung bei einer Titration erst einmal ( natürlich bewusst ) nicht zu berücksichtigen. Was man in einer weiteren Teilaufgabe ja immer noch tun könnte.

Dagegen finde ich die zunehmende Praxis von Hochschulen, das "Niveau" Ihrer Übungs- und Klausuraufgaben auf die Weise anheben zu wollen, dass man die Wahrscheinlichkeit von Flüchtigkeitsfehlern erhöht, geradezu armselig. So etwas sollte man nicht nötig haben. Als Gymnasiallehrer nicht und als Professor schon gar nicht.

Gruß FKS

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