Wie ermittelt man die Konzentration anhand von pH und PKA?

Bestimmung der Konzentration aus pH und pKa

Einführung:

Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung ist ein wichtiges Werkzeug zur Untersuchung des Säure-Base-Gleichgewichts in Lösungen. Sie ermöglicht die Berechnung des Verhältnisses von konjugierter Base zu Säure für ein bestimmtes Säurepaar, basierend auf dem pH-Wert und dem pKa-Wert der Säure.

Bestimmung der Konzentration anhand der Henderson-Hasselbalch-Gleichung:

Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung lautet:

pH = pKa + log([A⁻]/[HA])

wobei:

• pH der pH-Wert der Lösung ist
• pKa der pKa-Wert der Säure ist
• [A⁻] die Konzentration der konjugierten Base ist
• [HA] die Konzentration der Säure ist

Wenn die Werte für pH und pKa bekannt sind, kann die Gleichung umgestellt werden, um das Verhältnis von [A⁻] zu [HA] zu berechnen:

[A⁻]/[HA] = 10^(pH - pKa)

Mit der Kenntnis der Gesamtkonzentration der Säure (z. B. durch Titration bestimmt) kann die Konzentration jeder Spezies (konjugierte Base und Säure) unter Verwendung des berechneten Verhältnisses ermittelt werden.

Beispiel:

Bestimmen Sie die Konzentration von Essigsäure ([CH3COOH]) und Acetat-Ionen ([CH3COO⁻]) in einer Lösung mit einem pH-Wert von 4,76 und einem pKa-Wert von 4,75.

Lösung:

• Berechnen Sie das Verhältnis von [A⁻]/[HA]:

[A⁻]/[HA] = 10^(4,76 - 4,75) = 1

• Die Gesamtkonzentration der Essigsäure sei 0,1 M.

• Die Konzentration von Essigsäure beträgt:

[HA] = 0,1 M / (1 + 1) = 0,05 M

• Die Konzentration von Acetat-Ionen beträgt:

[A⁻] = 0,1 M - 0,05 M = 0,05 M

Daher befinden sich in der Lösung [CH3COOH] und [CH3COO⁻] in gleicher Konzentration von 0,05 M.

Schlussfolgerung:

Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung ist ein wertvolles Instrument zur Bestimmung der Konzentrationen von konjugierter Base und Säure in einer Lösung, wenn die Werte für pH und pKa bekannt sind.