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Übung Pufferlösungen

Aufgabe: Ammoniakpuffer - Welche Masse an Ammoniumsalz ist nötig?

Aus 3 Litern einer Ammoniak-Lösung (0,1 mol/l) soll durch Zugabe von Ammoniumchlorid eine Pufferlösung mit pH=9,50 hergestellt werden. Berechnen Sie die dazu erforderliche Masse an Ammoniumchlorid. Das Volumen der Lösung ist dabei als konstant anzusehen. Gegeben sind der pKb-Wert von Ammoniak und die molare Masse des Ammoniumchlorids: pKb(NH3)= 4,75 und M(NH4Cl)=53,5 g/mol


Grundlagen

Die nötigen Grundlagen wie etwa die Henderson-Hasselbalch-Gleichung werden im Video mit vorgestellt.


Video

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Diskussion

Kommentare   

 
0 # LogarithmusJames 2014-03-27 11:11
Ich verstehe leider noch nicht ganz das entstehen der Formel.

Reaktion: HA + H2O -> H3O+ + A-

Wenn ich vom Massen wirkungsgesetz ausgehe: K = [H3O+] * [A-] / [HA] / [H2O]

Darusfolgt: Ks = [H3O+] *[A-] / [HA]

Nach umstellen: Ks * [HA] / [A-] = [H3O+]

Logarithmieren: log( Ks * [HA] / [A-]) = log( [H3O+] )

Es entsteht: pH = log( Ks ) + log([HA]) - log([A-])

bzw: ph = pKs + log( [HA] / [A-])

Jedoch steht in der Formal ein minus vor dem log?
Das verstehe ich nicht. Ich habe es auch versucht anhand von zahelen Beispielen durch zurechnen:

Bsp: Ks= 3 // pKs=0,477 // [HA]=4 // [A-]=2
pH=log( Ks * [HA] / [A-])=0,778
pH=log( Ks ) + log([HA]) - log([A-])= 0,778
pH=pKs + log( [HA] / [A-]) =0,778

Die Beispielrechnun g legt doch nahe, dass dort ein plus stehen müsste, da der pH-wert überall gleich sein muss.
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0 # RE: LogarithmusAlex 2014-03-27 11:21
Eigentlich passt dein Beitrag eher hierher:

alteso.de/.../...

Deine Beispielrechnun gen legen nur nahe, dass überall der gleiche Fehler gemacht wurde ;-)

Der pH-Wert ist der NEGATIVE dekadische Logarithmus, genauso beim pks. Damit erklärt sich das Minus bzw. wieso der Bruch beim Plus "verdreht" ist, versuchs mal.
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0 # RE: LogarithmusJames 2014-03-27 13:02
Okay stimmt, dann hätte ich:
1.) log( Ks * [HA] / [A-]) = log( [H3O+] )

2.) -pH = log( Ks ) + log([HA]) - log([A-]), da -log([h3O+]) = pH

3.) -ph = -pKs + log( [HA] / [A-]), da pKs = -log(Ks)

4.)ph = pKs - log( [HA] / [A-]), wenn ich alle terme mit -1 multipliziere.

Danke für die schnelle Antwort. Ich bin auf das Problem gestoßen, weil ich versucht habe die Aufgabe über den pOH wert zu lösen und ich hätte wahrscheinlich ohne Hilfe noch ewig daran gesessen.
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0 # Aufgabe PufferlösungElisa 2014-03-10 10:17
Hey,die Videos haben mir super weitergeholfen, aber jetzt bin ich auf eine Aufgabe gestoßen, zu der ich keine Lösung finden kann und bei der ich schon gleich am Anfang nicht weiter komme:

Sie benötigen einen Liter eines Puffers mit pH = 4,8. Dazu haben Sie 0,1 M
Natriumacetat-Lösung (pKB vom Acetat-Ion: 9,2), 1M Salzsäure und 1M Natronlauge zur Verfügung.
a) Wie gehen Sie vor und wie viel der jeweiligen Lösungen verwenden Sie?
b) Sie sollen davon 100 mL auf pH 5,0 einstellen. Was ist zu tun?

Fehlt nicht noch Essigsäure, um überhaupt einen Puffer herstellen zu können?
Vielen Dank schon mal!
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+1 # RE: Aufgabe PufferlösungAlex 2014-03-10 10:36
Die Essigsäure muss sozusagen erst gebildet werden: NaAc + HCl -> HAc + NaCl

Das dürfte dein Problem lösen oder?
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0 # RE: Aufgabe PufferlösungElisa 2014-03-10 14:58
Ok, trotzdem weiß ich jetzt nicht wie viel ml HCl ich dazu nehmen muss und wie kommt die Natronlauge ins Spiel?
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0 # RE: Aufgabe PufferlösungAlex 2014-03-10 15:08
Die Menge HCl kannst du dir nach der Reaktionsgleich ung oben berechnen. Berechne doch erstmal, wieviel Essigsäure nötig ist, damit weißt du auch die Menge an HCl.

Die Natronlauge brauchst du nicht für den Puffer, die kommt erst bei Aufgabe b ins Spiel - da wird es ja basischer...
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0 # RE: Aufgabe PufferlösungElisa 2014-03-10 15:47
Da pH=pks muss das Verhältnis NaAc : HAc = 1:1 sein, das bedeutet, dass genausoviel Essigsäure wie Natriumacetat nötig ist. In einem Liter der Lösung würden sich dann 0,1 mol NaAc befinden (stimmt das!?) und somit wären auch 0,1 mol Essigsäure in der Pufferlösung und damit braucht man 0,1 mol HCl?! Das kann aber nicht stimmen, denn c(HCl) wäre dann: c(HCl)= 0,1/1Liter = 0,1. aber in der Aufgabenstellun g ist c(HCl)= 1 mol/L ?!
Tut mir leid, ich steh grad voll auf dem Schlauch
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0 # RE: Aufgabe PufferlösungAlex 2014-03-10 16:09
Nö, die Acetatkonzentra tion ist ja in der Ursprungslösung 0.1 mol/L - das kann ja nicht gleich bleiben wenn die Lösung verdünnt bzw. mit anderen Lösungen gemischt wird.

Alles was du brauchst sind doch zwei gleiche Konzentrationen . Also trenn das mal nach den Pufferkomponent en: nimm 500 mL Acetatlösung - das ist die Basenkomponente , fertig. Dann nimmst du nochmal 500mL dieser Acetatlösung und gibst HCl dazu - 50mL, da 10mal so hoch konzentriert.
Die beiden Lösungen haust du zusammen und hast ne Pufferlösung deines gewünschten pH-Wertes, allerding nicht ein Liter sondern 1050 mL. Also nochmal 50mL wegnehmen und fertig. die Konzentrationen sind dann natürlich jeweils etwas unter 0,05 mol/L - kannst du ja noch berechnen wenn das gefordert ist.

Du kannst es natürlich auch gleich so machen, dass du exakt 1L Lösung erhältst. Das Grundprinzip sollte aber nun klar sein, oder?
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+1 # RE: Aufgabe PufferlösungElisa 2014-03-10 17:45
Oh Mann, tausend Dank. Jetzt hab ich es mal kapiert. Die Aufgabe b) schaff ich hoffentlich allein. Ich werde dich weiter empfehlen!
Lg Elisa
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0 # RE: Aufgabe: Ammoniakpuffer - erforderliche Masse berechnenTim 2014-02-12 17:48
Hey Alex,

rechne die Aufgabe mal mit der zuvor erwähnten Gleichung pH= pKs + lg (Base/Säure)

dann kommt meiner meinung nach eine andere Konzentration raus, was ja eigentlich nicht sein kann oder?
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0 # RE: Aufgabe: Ammoniakpuffer - erforderliche Masse berechnenAlex 2014-02-12 18:14
Bitte mal vorrechnen, ich komme auf keinen Fehler:

c(Säure)= 0,056 mol/L
c(Base)= 0,1 mol/L

für pH=pKs-lg(säure /Base) ergibt sich
pH=9,25-(-0,25)=9,50

für pH=pKs+lg(Base/Säure)
pH=pKs+(0,25)=9,50

Kommst du denn mit deiner Konzentration auf den pH-Wert in der Probe?
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0 # RE: Aufgabe: Ammoniakpuffer - erforderliche Masse berechnenTim 2014-02-13 10:13
Musst nichtmehr antworten, habs jetzt

1,778 ist natürlich das verhältnis, also 0.1 / 1,778 = 0,056

oh mann da hab ich jetzt 24 Stunden dran verschenkt :D

um 14 Uhr steht die Prüfung an, jetzt zählts!!

Danke dir !!!!
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0 # RE: Aufgabe: Ammoniakpuffer - erforderliche Masse berechnenAlex 2014-02-13 10:34
Dann veröffentliche ich nur den zweiten Kommentar ;-)

Viel Erfolg!
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+1 # Pufferlösung ,, puffergleichungAl-Haddad 2014-01-09 23:10
Vielen Vielen Dank für die sehr gute Erklärung ,
Bei mir bleibt immer noch die Fragen ,
ob bei der Puffergleichung pks-lg säure/base oder pks+lg säure/base ?
und ob es noch Aufgaben die man selbst lösen kann ?
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+1 # RE: Pufferlösung ,, puffergleichungAlex 2014-01-09 23:27
entweder -lg(säure/base) oder +lg(base/säure) - die beiden Gleichungen sind gleichwertig und ergeben sich aus den Regeln zum Logarithmus.
Hier das Basisvideo: alteso.de/.../... - dort bzw. in der Diskussion wird auf die verschiedenen Formen der Gleichung eingegangen.

Zum selbst Lösen gibt es momentan nur die Möglichkeit, die Aufgabenstellun g selbst anzugehen und dann die Videos zu schauen. Für irgendetwas interaktives fehlen mir momentan leider Mittel und Möglichkeiten, aber irgendwann wird vielleicht auch das ;-)

Grüße,

alex
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