Konzentrationsgradienten an Oxoniumionen und an b) Hydrogencarbonat-Ionen?

Question

Aufgabe:

Das Trinkwasser einer Großstadt hat einen pH – Wert von 7,4 und enthält 44 mg

an gelöstem CO2 pro Liter.
Die pKs – Werte der Kohlensäure sind: pKs1 = 6,3; pKs2 = 10,3.
pKs1 bezieht sich auf das Gleichgewicht CO + H O → H O+ + HCO -
Wie groß ist die Konzentration an
a) Oxoniumionen und an b) Hydrogencarbonat-Ionen?c) Wie groß ist die Konzentration an Carbonationen?

Problem/Ansatz:

Ich verstehe nicht wie ich die c von HCO- und Carbonationen rechnen kann.

Danke in voraus!

Answer 1

Salut,

Das Trinkwasser einer Großstadt hat einen pH – Wert von 7,4 und enthält 44 mg

an gelöstem CO2 pro Liter.
Die pKs – Werte der Kohlensäure sind: pKs1 = 6,3; pKs2 = 10,3.
pKs1 bezieht sich auf das Gleichgewicht CO + H O → H O+ + HCO -
Wie groß ist die Konzentration an
a) Oxoniumionen und an b) Hydrogencarbonat-Ionen?c) Wie groß ist die Konzentration an Carbonationen?

a)  [H₃O⁺]  =  10^-pH =  10^-7,4  =  3,98 * 10^-8 mol L^-1

b)  c (CO₂)  =  β / M =  0,044 g L^-1 / 44 g mol^-1 =  1 * 10^-3 mol L^-1     

c (HCO₃^-)  /  c (CO₂)  =  10^{(pH - pKs)} =  10^{(7,4 - 6,3)} =  12,589

⇒  c (HCO₃^-)  =  12,589 * c (CO₂)  =  12,589 * 1 * 10^-3 mol L^-1 =  1,26 * 10^-2 mol L^-1

c)  c (CO₃^2-)  /  c (HCO₃^-)  =  10^{(7,4 - 10.3)}  =  1,2589 * 10^-3

⇒  c (CO₃^2-) = 1,2589 * 10^-3 * c (HCO₃^-) = 1,2589 * 10^-3 * 1,26 * 10^-2 mol L^-1

     =  1,59 * 10^-5 mol L^-1

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Comments

Wieso wird bei a) 10^-pH gerechnet und nicht 10^{-(2*pH-pK1) gerechnet, da es um ein schwaches Säure handelt(pk1>4).}

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Bei einem gegebenen pH - Wert kannst du die Konzentration an Oxoniumionen immer über 10^-pH berechnen, unabhängig davon, ob eine Säure nun stark oder schwach ist, denn der pH - Wert steht nunmal in unmittelbarem Zusammenhang mit der Oxoniumionenkonzentration:

pH =  - log ([H₃O⁺])  ⇒  [H₃O⁺]  =  10^-pH