Grüße chemweazle,
Stichworte: pH-Wer einer vorgelegten Calciumhydroxidlösung berechnen und aus dieser wird ein Salpetrigsäure-Nitrit-Puffer hergestellt, Berechnung des pH-Wertes des Puffers
ZU
Aufgabe: Berechnen pH - Wert , den eine Ca(OH)2 , Lösung der Konzentration 0,005 mol/l besitzt ! Ca(OH)₂ ist eine starke Base .In der gleichen Flüssigkeit werden von 0,035 mol/L Salpetriger Säure (HNO₂) 0,69 g Natirumnitrit (NaNO₂) gelöst.
Es ist , denke ich, die Stoffmenge von 0,035 mol Salpetersäure, die zur Calciumhydroxid-Lsg. zugegeben wird.
Das Volumen wird dabei als konstant angesehen geschrieben. Welchen pH-Wert hat diese Puffer-Lösung? Geben Sie die Reaktionsgleichung für die Reaktion an , durch die im obengenannten Puffersystem die Zugabe von NaOH neutralisiert werden kann !
pKs(HO-N=O) = 3,29
Auflösen des Calciumhydroxids, "gelöschter Kalk" ein Ionenkristall, bestehend aus Calciumkationen und Hydroxidionen als Anionen
Ca(OH)2(s) → Ca(2+)(aq) + 2 OH(-)(aq)
Es liegen doppelt so viele Hydroxidionen wie Calciumionen in der Lösung vor.
c(Ca(2+)) = c(Ca(OH)2) = 0,005 mol / l
c(OH(-)) = 2 * c(Ca(2+)) = 2 * 0,005 mol / l = 0,01 mol / l
pOH = – log10 [ c(OH(-)) * ( l / mol ) ] = – log10[ 0,01 ] = ‐ ‐ 2 = + 2
pH = 14 - pOH = 14 - 2 = 12
Abenteuerliche Herstellung des Salpetrigsäure-Nitrit-Puffers ausgehend von dem 1 liter Calciumhydroxid-Lsg.
Erzeugung der Nitritionen, der konjugierten Base zur H-O-N=O, durch Säure-Base-Reaktion von Salpetriger Säure mit der starken Base Calciumhydroxid
OH(-)(aq)(0,01 mol) + H-O-N=O(aq) (0,01 mol) → NO2(-)(aq)(0,01 mol) + H2O(0,01 mol)
Zugabe von 0,035 mol an überschüssiger Stoffmenge an Salpetriger Säure zur Lösung, die 0,005 mol Calciumionen und 0,01 mol Hydroxidionen enthält.
Aus 0,01 mol OH(-)-Ionen und 0,01 mol Salpetriger Säure entstehen 0,01 mol Nitritionen, die konjugierte Base zur Salpetriger Säure.
Von den 0,035 mol an überschüssig zugegebener Stoffmenge an Salpetriger Säure 0,035 mol sind nun 0,01 mol durch die Säure-Base-Reaktion verbraucht worden. Es verbleiben nur noch 0,025 mol an Salpetriger Säure übrig.
Stoffmenge an Salpetriger Säure, konjugierter Säure im Puffergemisch , n(HONO) = 0,025 mol
Stoffmenge an Nitrit bisher, n(NO2(-)) = 0,01 mol, vor der Zugabe von zusätzlichen 0,69 g, 0,01 mol ) an Natriumnitrit.
Nach der Zugabe von weiterem Nitrit in Form von Natriumnitrit( 0,69 g , 0,01 mol ) liegen in diesem 1 Liter Puffergemisch-Volumen nun 0,02 mol an Nitritionen als konjugierte Base vor.
Der nun fertig hergestellte Puffer beinhaltet : 0,025 mol Salpetrige Säure und als konjugierte Base 0,02 mol an Nitritionen.
Henderson-Hasselbalch-Gleichung
$$pH = pKs(HNO_{2}) + log_{10}\left(\dfrac{c(NO_{2}^{(-)})}{c(HNO_{2})}\right)$$
Das Konzentrationsvhältnis von konjugierter Base zu konjugierter Säure entspricht auch gleich dem Stoffmengenverhältnis, denn das Volumen kürzt sich heraus.
$$\dfrac{c(NO_{2}^{(-)})}{c(HNO_{2})} = \dfrac{n(NO_{2}^{(-)})\cdot V}{V\cdot n(HNO_{2})} = \dfrac{n(NO_{2}^{(-)})}{n(HNO_{2})}$$
$$pH = 3,29 + log_{10}\left(\dfrac{0,02\cdot mol}{0,025\cdot mol}\right)$$
$$pH \approx 3,29 + -0,0969 \approx 3,19 \approx 3,2$$
Die Zugabe von NaOH zum Salpetrigsäure-Nitrit-Puffer
Reaktionsgleichung für das Abfangen der Hydroxidionen im Puffer durch die konjugierte Säure(Säure-Base-Reaktion)
NaOH(aq) + H-O-N=O(aq) → NaNO2(aq) + H2O
oder
OH(-)(aq) + HNO2(aq) + → NO2(-)(aq) + H2O
