Chemie
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Name: Hannah Müller, 2022-01
Säure- und Basenkonstante: Der pKS- und pKB-Wert
1) Säuredissoziation in Wasser:
HA + H2>O ↔ H3O+ + A- [HA = Säure; A- = Säureanion]
2) Aufstellen des Massenwirkungsgesetzes für das Protolysegleichgewicht:
c(H3O+)Glgw · c(A-)Glgw
Kc = _________________________
c(H2O)Glgw · c(HA)Glgw
3) In verdünnten Lösungen (viel H2O) ändert sich während der Reaktion die Konzentration an H2O nur gering. Deshalb wird [H2O] durch Multiplikation mit c(H2O)Glgw in die Säurekonstante miteinbezogen:
c(H3O+)Glgw · c(A-)Glgw
Kc · c(H2O)Glgw = ___________________
⇓ c(HA)Glgw
> Ks >
⇒ Kc · c(H2O)Glgw wird also zusammengefasst zur Säurekonstante KS.
Analoges zur Basendissoziation:
1) Basendissoziation in Wasser:
B + H2O ↔ HB+ + OH- [ B = Base; HB+ = Basenkation]
2) Aufstellen des Massenwirkungsgesetzes:
c(OH-)Glgw · c(HB+)Glgw
Kc = ___________________
c(H2O)Glgw · c(B)Glgw
3) Multiplikation mit c(H2O):
c(OH-)Glgw · c(HB+)Glgw
Kc · c(H2O)Glgw = ____________________
⇓ c(B)Glgw
KB
⇒ Kc · c(H2O)Glgw wird also zusammengefasst zur Basenkonstante KB.
Nun wird der pKS-/pKB-Wert als negativer dekadischer Logarithmus der Säuren-/ Basenkonstante ermittelt: pKS = -log (KS)
Umgekehrt gilt: KS = 10 -pKS
Der pKS (pKB)-Wert gibt allgemein Auskunft über die Stärke einer Säure (Base), also ihr Bestreben, als Säure (Base) zu reagieren, und zwar unabhängig von ihrer Konzentration und unter Einbezug des Massenwirkungsgesetztes, also unter Beachtung des Gleichgewichtszustands einer Protolyse. Je kleiner der pKS (pKB)-Wert, desto stärker ist die Säure (Base).
Ermittelt werden kann der pKS-Wert auch über eine Säure-Base-Titration, zu welcher die Titrationskurve ermittelt wird: Der am Sattelpunkt bzw. Halbäquivalenzpunkt gemessene pH-Wert entspricht dem pKS-Wert der Säure. Bei mehrprotonigen Säuren gibt es auch mehrere Sattelpunkte: Am ersten Sattelpunkt kann man dann z.B. den pKS-Wert für H2SO4 und am zweiten den für (HSO4)- ablesen.
Allgemein gilt:
pKS-Wert | Säurestärke | Beispiele |
< -1,74 | Sehr stark | HCl, H2SO4 |
-1,74 bis 4 | Stark | H3PO4, HF, Ameisensäure |
4 bis 9 | Schwach | H2CO3 |
9 < | Sehr schwach | H2O, NH3 |
Zudem gilt:
pKS + pKB = pKW = 14
KS · KB = KW = 10-14
Achtung! Sowohl KW als auch pKW-Wert sind temperaturabhängig! Mit steigender Temperatur nimmt der KW-Wert zu und der pKW-Wert ab.
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