Hallo!
Ich bin bei der Vorbereitung auf einen Test (Hamnt 
)-N auf ein Problem gestoßen. Die letzten 3 Jahre hatte ich keinen Chemieunterricht und somit steh ich jetzt auf dem Schlauch.
Kann mir jemand einfach(, aber ausführlich (!) die Lösung der folgenden Aufgabe erläutern? Vielen Dank!
"Auf das wievielfache des Ausgangsvolumens muss eine Salzsäurelösung mit Wasser verdünnt werden, damit der pH-Wert von 4 auf 6 steigt? "
Für diese Frage würde ich ein Ausgangsvolumen von 1 Liter annehmen, dazu weißt du, dass bei pH 4 die Konzentration der H3O+ (oder H+, ist beides richtig, je nachdem wie dus in der Schule gelernt hast) 10^-4 mol/L beträgt.
Daraus kannst du dir dann die Stoffmenge von H3O+ berchnen (n=c*V).
Als nächstes weißt du, dass die Konzentration der H3O+ in der Endlösung 10^-6 mol/L betragen soll (Konzentration ist ja immer 10^-pH), daraus kannst du dir dann das Endvolumen ausrechnen (V=n/c) und dann musst du bloß noch das Verhältnis zwischen den beiden Volumina bestimmen…
Ich hoffe, ich konnte dir helfen 
Grundlegendes Verständnis von Säure-Base-Theorien, Mathematik und die wesentliche Rolle des H3O+ -Ions kann man aber bei dir voraussetzen, ja?
Es gilt ja folgende Definition: Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration, also gilt
pH=-lg c[H3O+]
Wenn man für den pH-Wert jetzt mal 4 bzw. 6 einsetzt, kommt man auf
pH 4: c[H3O+]=10-4 mol/l (=0,0001 mol/l)
pH 6 c[H3O+]=10-6 mol/l (=0,000001 mol/l)
Bei Änderung des pH-Wertes um 1 hat man immer eine Änderung der H3O±Konzentration um den Faktor 10, daran erkennt man auch die logarithmische Herleitung. Die HCl mit pH=4 ist also 100 mal stärker als die mit pH=6, Die ursprüngliche Menge muss also auf das 100-fache verdünnt werden. Hätte man anfangs einen Liter HCl mit pH4, dann müsste man also 99 Liter Wasser zufügen und man erhält 100 Liter einer HCl mit pH6.
Super vielen Dank, habs verstanden ! In der Schule hatte ich das übrigens gar nicht, Wikipedia lehrt mich zurzeit.
Hallo,
der pH-Wert ist der negative, dekadische Logarithmus der Oxoniumionenkonzentration:
pH = - log c(H3O+)
Für die Salzsäure mit pH = 4 gilt also:
4 = - log c(H3O+)
-4 = log (H3O+)
c(H3O+) = 10-4 mol/L
Desgleichen für die Salzsäure mit pH = 6
c(H3O+) = 10-6 mol/L
Alles weitere geht nun mit der Mischungsgleichung, damit kann man berechnen wieviel von unterschiedlich konzentrierten Lösungen man zusammengeben muss, um die Zielkonzentration zu erhalten. Dabei ist Wasser (als Verdünnungsmedium) hier als Salzsäure mit 0 mol/L anzusehen:
m1 * c1 + m2 * c2 + … + mn * cn= (m1 + m2 + … + mn) * c
Man nimmt nun, an das man 1000 g der Salzsäure mit pH 4 verdünnen möchte:
1000 g * 10-4 mol/L + m2 * 0 mol/L = (1000 g + m2) * 10-6 mol/L
0.1 g * mol/L + 0 * m2 g * mol/L = 10-6 mol/L * m2 + 0.001 g * mol/L
0.1 - 0.001 g * mol/L = 10-6mol/L * m2
m2 = [(0.1 - 0.001) g * mol/L] / 10-6mol/L
m2 = 99000 g
mgesamt = m1 + m2
mgesamt = 1000 g + 99000 g = 100000g = 100 kg
Wenn nun also 1000 g (1kg) Salzsäure mit pH 4 vorliegen und diese mit 99 kg Wasser verdünnt werden müssen, liegt hier ein Verdünnungsfaktor von 1:100 vor. Was bedeutet, man muss das Ausgangsgewicht (bei Dichte 1000 kg/m³ wäre das auch Volumen, wovon man hier in erster Näherung ausgehen kann, ansonsten müsste man die Massen noch durch die Dichte teilen) auf das 100-fache verdünnen.
Hoffe das hat bissle Klarheit in die Sache gebracht.
Gruss
Michael
Ja kann man durchaus! Super, habs verstanden , vielen Dank
OMG 
Wenn du willst, könnte ich dir ein Vorlesungsskript Grundlagenchemie schicken (kA ob das hilfreich ist, habs nie wirklich durchglesen, denk aber schon ). Übungsaufgaben hätte ich dazu auch noch anzubieten.
Hallo,
der ph- Wert ist der negative dekadische Logarythmus der H3O+ Ionen
Also kannst du die Konzentration der H3O+ Ionen bei dem jeweiligen pH wert berechnen und damit aucu berechnen, wie du verdünnen mußt.
Gruß
Zuerst schauen wir auf die definition des pH-Wertes:
ph-Wert = - log10(c(H30+))
c(H30+) : Konzentration der H+ bzw. H3O+ - Ionen
log10() : dekadischer Logarithmus
Somit können wir c(H30+) für die beiden pH-Werte berechnen durch umstellen der obigen Gleichung.
ph-Wert = 4 c1(H3O+) = 10 ^(-4) mol / l
ph-Wert = 6 c2(H3O+) = 10 ^(-6) mol /l
Auf das wievielfache des Ausgangsvolumens?
Hierzu nutzen wir eine Verhältnisgleichung auf der Grundlage der Erhaltung der Stoffmenge:
n = c1(H3O+) * V1 = c2(H3O+) * V2
Umstellen nach V2
V2 = V1 * c1(H3O+)/c2(H3O+)
= 100 * V1
Somit brauchen wir das 100-fache des Ausgangsvolumens.
Hi!
Also der pH ist definiert als der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionen (Protonen) Konzentration.
pH=-log c
Hier muss man eigentlich ein bisschen vorsichtig sein, weil der Logarithmus einer Grösse mit Einheiten nicht definiert ist. In unserem Fall ist das aber überhaupt kein Problem, da wir die Differenz von zwei pH-Werten anschauen. Ausserdem muss man beachten, dass der Logarithmus zur Basis 10 ist. Das wurde vorher so festgelegt weil wir besser damit rechnen und veranschaulichen können.
Die besondere Eigenschaft des Logarithmus ist es, dass sich der Logarithmus vom Produkt als Summe, bzw. der Logarithmus des Quotienten als Differenz darstellen lässt.
log (a*b)=log a +log b
log(a/b)= log a - log b
Man erkennt, dass es nur auf das Verhältnis a/b, in unserem Fall auf das Verhältnis der Konzentrationen ankommt. Ausserdem sieht man, dass es egal ist, ob man von pH 4 auf pH 6, oder von pH 6 auf pH 8 verdünnt, da das Verdünnungsverhältnis nur von der Differenz abhängt.( Das ist der Grund, warum der Logarithmus genommen wird.)
Wir haben also in Deinem Beispiel
log c1/c2 = - (pH1-pH2) bzw.
c1 = c2 * 10^(-2)= 0.01 c2
Also um von pH 4 mit einer hohen Protonenkonzentration zu pH 6 mit einer niedrigeren Protonenkonzentration zu kommen, muss die Konzentration um den Faktor 100 verringert werden. Also muss man auf das hundertfache des Ausgangsvolumen verdünnen.
Aber Achtung! Das geht in diesem Fall nur, weil Salzsäure eine starke Säure ist. Das bedeutet, dass alle Protonen von den Chloridionen abgelöst sind, so dass wir so rechnen können, als ob wir eine pure Lösung von Protonen hätten und die absolute Anzahl derer konstant ist. In der Realität ist das aber eher selten der Fall, nicht alle Protonen haben sich von der Säure abgespalten. Das bedeutet, dass eine Verdünnung nicht den gleichen Effekt hat wie in unserer Rechnung, weil die absolute Anzahl der Protonen sich durch Abspaltung oder Absorption von Protonen mit der jeweiligen Säure/Base ändern kann. Ab einem bestimmten pH Bereich passiert das auch bei Salzsäure (wenn es sehr sauer ist), aber zwischen 4 und 6 ist das kein Problem.
Also die Konzentration der H+ -Ionen nimmt um den Faktor 100 ab.
d.h. Man muss 1 ml der Lösung mit pH4 in 100 ml Wasser lösen.
Der pH-Wert ist der negative Logarithmus der H+ - Ionen Konzentration. Also wenn der pH-Wert steigt, nimmt die H+ - Ionen Konzentration ab.
Falls Ihnen die Logarithmen nicht so geläufig sind, können wir auch sagen:
pH4 entspricht einer Konzentration von 0,0001 mol/l (also 1 H+ in 10.000 H2O) und pH6 entspricht einer Konzentration von 0,000.001 also 1 H+ in 1.000.000 H20)
also muss man die Lösung (pH4) hundertfach verdünnen.
Gruß
Anfangskonzentration ist 10^-4 mol/l, also pH 4).
du willst auf 10^-6 mol/l (pH 6) kommen, also auf 0,000001 mol/l.
Du must also das Volumen verhundertfachen
99L Waser plus 1L Salzsäure mit pH4
Hallo lieber Mexxkian! Es tut mir sehr, sehr leid. Aber ich habe momentan aus beruflichen Gründen einfach keine Zeit, mich deinem Problem anzunehmen. Ich gebe dir nur sehr ungern eine Absage, aber zeitlich passt es grade einfach nicht. Bitte frag jemand anders, ok?!
Viele freundliche Grüße! Tiger Ivy
Hallo mexxklan
Da ich meiner Matheunterlagen verlustig gegangen bin & in meinen Chemieunterlagen keine Berechnungen stehen, habe ich ein wenig im WWW recherchiert: http://de.wikibooks.org/wiki/Formelsammlung_Chemie/_…
Ansonsten einmal Google bemühen:
z.B. „ph wert berechnen formel“
Tut mir leid, das ich nicht mehr zu bieten habe, hoffe aber damit zumindest ein wenig geholfen zu haben. MM