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Transkript pH-Wert – exakte Betrachtungen

Herzlich willkommen liebe Freundinnen und Freunde der Chemie. Ich freue mich, dass ihr mich weiter begleitet durch das Gebiet der Säuren. Wir befinden uns bereits in Teil 11. Ich habe hier den Teil 10 stehen gelassen, um mit euch kurz noch einmal zu besprechen, was wir im vorigen Video gesehen haben. Ihr könnt euch erinnern, es ging dort um die pH-Wert-Skala. Und ihr wisst ganz genau, dass der pH-Wert nichts weiter ist, als eine andere Darstellungsweise für die Konzentration der Wasserstoffionen in Mol pro Liter. Und den Balken habt ihr sicher auch noch in guter Erinnerung. Und ihr seht, er geht von breit bis schmal. Breit bedeutet eine hohe Konzentration der Wasserstoffionen und schmal bedeutet eine geringe Konzentration der Wasserstoffionen. Und wir haben gelernt, erinnert euch, dass eine hohe Konzentration der Wasserstoffionen in unserer pH-Werte-Skala bei pH = 0 beginnt. Das entspricht Salzsäure in relativ hoher Konzentration. Zwei Sachen sind unwahrscheinlich wichtig, und die solltet ihr stets in Erinnerung haben, egal ob ihr in der Schule lernt oder bereits an der Universität studiert. Und zwar, die eine Sache ist der Begriff neutral. Der Begriff neutral bezieht sich auf einen pH-Wert von 7. Die zweite Sache, die wichtig ist, ist das Begriffepaar sauer sowie basisch. Und damit sind wir eigentlich schon am Ende der gesamten Einführung, und wir können zum eigentlichen Thema kommen. Und schon sind wir mittendrin in unserem eigentlichen Thema: Säuren (11).

Es geht um zwei wichtige Bemerkungen hinsichtlich der Definition des pH-Werts. Könnt ihr euch noch erinnern, wie Sörensen den pH-Wert definiert hat? Richtig, er sagte: Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration. Und jetzt höre schon die Einwände einiger Oberschüler, aber auch einiger Studenten. Und sie haben recht. Es gibt nämlich zwei wichtige Dinge dazu zu sagen. Könnt ihr euch noch daran erinnern, was wir über das Proton gesagt haben? Verkaufe Protonen, verkaufe Protonen! Ja, wisst ihr noch? Nackte Protonen, das heißt Protonen isoliert in Wasser, gibt es nicht. Aus welchem Grunde nicht? Ganz einfach, weil ein Proton und ein Wassermolekül zusammen ein Hydroniumion ergeben. Das heißt, ich kann eigentlich in wässriger Lösung gar nicht von Wasserstoffionen sprechen. Denn jedes Wasserstoffion befindet sich an einem Wassermolekül und bildet ein Hydroniumion. Das heißt die erste Bemerkung, die wir machen sollten, ist, wir dürfen nicht von Wasserstoffionen sprechen, sondern von Hydroniumionen. Und das möchte ich einmal notieren. Das heißt also, Wasserstoffion wird ersetzt durch Hydroniumion. H^+ wird ersetzt durch H3O^+ für die erste Bemerkung.

So, und nun kommen wir zur zweiten Sache. Und die geb ich zu, ist ein bisschen diffiziler, denn sie betrifft die Konzentration. Da haben wir nun folgendes Problem: Ich nehme mal an, das sind hier die nackten Protonen, die eigentlich Hydroniumionen bilden. Somit kann ich nicht basteln und beschränke mich auf das ganz kleine Modell. Und die haben eine unangenehme Eigenschaft, denn die stoßen sich gegenseitig ab. Die machen sozusagen ihre Kraft, ihre saure Kraft, gegenseitig etwas tot. Und damit kommt die Konzentration, nämlich cH+ gar nicht mehr so richtig zum Tragen. Der Wert ist in der Regel geringer. Und das bedeutet, wir müssen mit einem anderen Wert rechnen. Und dieser wird definiert als Aktivität. Ich schreibe: Konzentration c wird substituiert, der Begriff, durch a. Konzentration kennt ihr. Ich schreibe einfach cH+ und hier aH+. Und das wäre die Aktivität.

Wenn wir diese beiden wichtigen Bemerkungen, nämlich Wasserstoffionen sind eigentlich Hydroniumionen, und zweitens die Konzentration der Wasserstoffionen ist eigentlich eine Aktivität der Wasserstoffionen einmal zusammenfassen, so müssen wir auch unsere Formel hier oben substituieren, und das werde ich jetzt mal tun. Könnt ihr mir helfen? Versuchen wir es mal. Also: der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus - das bleibt immer- der Aktivität der Hydroniumionen. Und jetzt haben wir eine Aussage, die ist auf alle Fälle richtig. Die ist in der Uni richtig und die ist auch in der Schule richtig. Da kann uns keiner mehr am Zeug flicken. Ja, das war es heute. Mehr wollte ich eigentlich gar nicht sagen. Es freut mich sehr, dass ihr so schön mitgearbeitet habt, und ich freu mich schon drauf, wenn wir uns mal wieder sehen. Also, alles Gute, tschüss.

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5 Kommentare
  1. 001

    Darüber freue ich mich ganz außerordentlich.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor 3 Monaten
  2. Default

    Ihre Videos haben mir sehr weitergeholfen und dafür möchte ich mich bei Ihnen herzlich bedanken.

    Von Jsmw, vor 3 Monaten
  3. 001

    Hallo,
    wenn die Lösung einer einer starken Säure stark verdünnt ist, ändert sich gar nichts. Das betrifft den Bereich von 0.0001 bis 0,000001. Man misst dann, wie es sich gehört, entsprechende pH - Werte von 4 bis 6.
    Kritisch wird es, wenn starke Säuren schwach oder gar nicht verdünnnt sind.
    Am Beispiel der Schwefelsäure möchte ich das einmal erläutern. Schwefelsäure ist ein ideales Anschauungsbeispiel. Sie ist eine starke Säure. Das heißt, sie dissoziiert in wässriger Lösung fast vollständig. Außerdem gibt es sie in reiner Form (100%). Bei der starken Salzsäure ist die Obergrenze etwa 37%. Der dritte Vorteil ist die Beständigkeit. Die sehr starke Säure Iodwasserstoffsäure HI, zum Beispiel, ist relativ leicht zersetzlich.
    Mitunter wird argumentiert, dass die Schwefelsäure eine zweibasige Säure ist . Natürlich gibt es zwei Dissoziationsstufen. Aber die zweite Stufe
    HSO4- ---> H+ + SO4 2-
    ist um 5 Zehnereinheiten (100000!!!) schwächer als die erste Dissoziationsstufe. Die Dissoziation der zweiten Stufe kann man somit vernachlässigen.
    Los gehts:
    Die Schwefelsäure H2SO4 hat eine molare Masse von etwa 100 g/mol. Die Dichte reiner Schwefelsäure beträgt etwa 2 g/cm**3. In einem Liter reiner Schwefelsäure sind demnach etwa 20 mol der Verbindung enthalten.
    Wenn ich nun den pH - Wert einfach mit der Konzentrationsformel berechne, ergibt das:
    pH = -lg 20 = -1,3
    Tatsächlich erhalte ich EXPERIMENTELL aber einen Wert, der viel größer ist (ich weiß nicht, welchen). Das kommt daher, weil eine Säure für die Dissoziation Wasser benötigt. Reine Schwefelsäure dissoziiert nur ganz schwach. Daher ist der ermittelte pH - Wert auch größer.
    Man kann verallgemeinern:
    Die Aktivität gibt die "effektive Konzentration" der Wasserstoff - Ionen in einer wässrigen Lösung an. Je konzentrierter die Lösung, um so wichtiger ist es, a statt c zu benutzen.
    Alles Gute und viel Erfolg

    Von André Otto, vor fast 2 Jahren
  4. Default

    Was verändert sich an der Zahl wenn man anstatt Konzentration Aktivität schreibt? Was bedeutet denn diese Aktivität? Können Sie mir da evt. weiterhelfen oder ein Video empfehlen?

    Von May Britt Franzen, vor fast 2 Jahren
  5. C.sarimese

    Klasse Video!!!Alle Videos zum Thema Säuren haben mir geholfen...
    Dankee

    Von Measy 67, vor fast 3 Jahren