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Der Unterschied zwischen einer starken und einer schwachen Säure besteht darin, dass die starke Säure in Lösung vollständig ionisiert ist, während die schwache nur teilweise ionisiert ist. Die pH-Skala entspricht direkt der Menge an in Lösung ionisiertem Wasserstoff. Bei schwachen Säuren hängt der pH-Wert von der Konzentration der Lösung ab. Wenn Sie den pH-Wert und die Art der Säure kennen, können Sie die Konzentration und den Prozentsatz der Ionisation ableiten. Diese Art der Berechnung ist wichtig, um den Umgang mit Säuren und Basen zu lernen.
Schritt 1
Berechnen Sie die Konzentration von Wasserstoffionen mit der Formel [H +] = 1 / (10 ^ pH), wobei [H +] die Konzentration von Wasserstoffionen ist. Diese Formel ergibt sich aus der Definition des pH: pH = - log [H +]. Wenn beispielsweise der pH-Wert einer Benzoesäurelösung 2,51 beträgt, ist [H +] = 1 / (10 ^ 2,51) = 3,09 × 10 ^ -3 Mol / Liter.
Schritt 2
Suchen Sie in der Tabelle der schwachen Säuren nach der Säuredissoziationskonstante (Ka) (siehe "Ressourcen"). Aus der Tabelle geht hervor, dass die Dissoziationskonstante für Benzoesäure Ka = 6,46 · 10 & supmin; & sup5; beträgt.
Schritt 3
Berechnen Sie die anfängliche Säurekonzentration. Per Definition ist die Dissoziationskonstante Ka = [H +] [A -] / [HA], wobei [HA] die Anfangskonzentration und [A-] die Konzentration der Säureanionen ist, die negativ geladene Ionen sind. Im Gleichgewicht nimmt [HA] um einen Betrag ab, der gleich [H +] ist, und [H +] ist ebenfalls gleich [A-]. Sie können den Ausdruck also als Ka = [H +] ² / ([HA] - [H +]) schreiben. Löse nach [HA], um die Formel [HA] = [H +] ² / Ka + [H +] zu erhalten. Zum Beispiel: [HA] = (3,09 · 10 & supmin; ³ )² / (6,46 · 10 & supmin; & sup5;) + (3,09 · 10 & supmin; ³) = 0,151 Mol / Liter.
Schritt 4
Finden Sie den Ionisationsprozentsatz mit der Formel I = 100[H +] / [HA]. Zum Beispiel ist I = 100(3,09 · 10 & supmin; ³) / 0,151 = 2,05 Prozent.