pH von Carbonatpufferlösungen bei unterschiedlichen Konzentrationen
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Gibt es Literatur zum pH-Wert von Carbonatpufferlösungen bei verschiedenen Konzentrationen, mit einer recht umfassenden Abdeckung? Oder hat vielleicht jemand mit Erfahrung bereits entsprechende Experimente durchgeführt? Ich benötige die experimentellen Daten, danke.
Dieser Beitrag wurde zuletzt von qugd am 26.09.2016 um 13:49 bearbeitet. Das Karbonatpuffersystem ist ein typisches Puffersystem für den alkalischen Bereich von binären Schwachsäuren. Es kann vollständig anhand der zweiten Dissoziationskonstante des Kohlensäureions sowie der Konzentration berechnet werden. Bei nicht allzu hohen Konzentrationen weichen die berechneten Werte nur geringfügig von den tatsächlichen Werten ab. Suchen Sie sich ein Buch zur analytischen Chemie und rechnen Sie selbst. Im Folgenden finden Sie die grundlegenden Informationen zum einfachen Ionisierungsgleichgewicht sowie zur Berechnung der Konzentrationen. In wässrigen Lösungen besteht ein komplexes Gleichgewicht zwischen Kohlendioxid- und Bicarbonatverbindungen. Dieses Gleichgewicht wird in der Regel durch die folgenden Reaktionsgleichungen dargestellt:
CO2 + H2O → H2CO3
H2CO3 → H+ + HCO3-
HCO3- → H+ + CO32-
Diese drei Reaktionsgleichungen können zusammengefasst werden zu:
CO2 + H2O → (H2CO3) → H+ + HCO3- → H+ + CO32-
Da aus einem CO2 nur ein H2CO3 entstehen kann, aus einem H2CO3 wiederum nur ein HCO3- und aus einem HCO3- schließlich nur ein CO32-, bleibt die Summe der Konzentrationen von CO2, HCO3- und CO32- in einem System immer konstant – sie entspricht einer Konstante C. Mit anderen Worten: [H+] = 1 (A). Zudem gilt: K1 = [H+][HCO3-]/[CO2] (B) sowie K2 = [H+][CO32-]/[HCO3-] (C). Wenn man die drei Brüche in Gleichung (A) als Abhängige Größen und [H+] als unabhängige Größe betrachtet, kann man durch Lösen dieser drei Gleichungen die Konzentrationen von CO2, HCO3- und CO32- bei verschiedenen Werten von [H+] (oder pH) bestimmen. Die Werte von K1 (4,45×10⁻⁷) und K2 (4,96×10⁻¹¹) bei 25°C sind bekannt. Wenn man diese Werte als Y-Werte verwendet und den pH-Wert als X-Wert, erhält man ein Diagramm, wie in Abbildung 1 dargestellt, das die Beziehung zwischen den Kohlensäureverbindungen in wässrigen Lösungen und dem pH-Wert bei 25°C zeigt. http://www.mining120.com/WebEditor/uploadfile/20100902113400825.jpg Abbildung 1: Beziehung zwischen der Ionisierung von Kohlendioxid und dem pH-Wert (25°C) Aus Abbildung 1 geht hervor, dass bei einem pH-Wert von unter 4,4 nur CO2 im Lösungsmittel vorhanden ist. Bei einem pH-Wert von über 8,35 ist hingegen kein CO2 mehr in der wässrigen Lösung enthalten ； Der Hydrogencarbonat-Ion HCO3‑ kann nur dann vorhanden sein, wenn der pH-Wert zwischen 4,4 und 12,0 liegt. Bei einem pH-Wert von 8,35 ist der Gehalt an HCO3‑ am höchsten – er beträgt etwa 98% ； Erst bei einem pH-Wert von > 8,35 ist CO32‑ in der wässrigen Lösung vorhanden
CO2 + H2O → H2CO3
H2CO3 → H+ + HCO3-
HCO3- → H+ + CO32-
Diese drei Reaktionsgleichungen können zusammengefasst werden zu:
CO2 + H2O → (H2CO3) → H+ + HCO3- → H+ + CO32-
Da aus einem CO2 nur ein H2CO3 entstehen kann, aus einem H2CO3 wiederum nur ein HCO3- und aus einem HCO3- schließlich nur ein CO32-, bleibt die Summe der Konzentrationen von CO2, HCO3- und CO32- in einem System immer konstant – sie entspricht einer Konstante C. Mit anderen Worten: [H+] = 1 (A). Zudem gilt: K1 = [H+][HCO3-]/[CO2] (B) sowie K2 = [H+][CO32-]/[HCO3-] (C). Wenn man die drei Brüche in Gleichung (A) als Abhängige Größen und [H+] als unabhängige Größe betrachtet, kann man durch Lösen dieser drei Gleichungen die Konzentrationen von CO2, HCO3- und CO32- bei verschiedenen Werten von [H+] (oder pH) bestimmen. Die Werte von K1 (4,45×10⁻⁷) und K2 (4,96×10⁻¹¹) bei 25°C sind bekannt. Wenn man diese Werte als Y-Werte verwendet und den pH-Wert als X-Wert, erhält man ein Diagramm, wie in Abbildung 1 dargestellt, das die Beziehung zwischen den Kohlensäureverbindungen in wässrigen Lösungen und dem pH-Wert bei 25°C zeigt. http://www.mining120.com/WebEditor/uploadfile/20100902113400825.jpg Abbildung 1: Beziehung zwischen der Ionisierung von Kohlendioxid und dem pH-Wert (25°C) Aus Abbildung 1 geht hervor, dass bei einem pH-Wert von unter 4,4 nur CO2 im Lösungsmittel vorhanden ist. Bei einem pH-Wert von über 8,35 ist hingegen kein CO2 mehr in der wässrigen Lösung enthalten ； Der Hydrogencarbonat-Ion HCO3‑ kann nur dann vorhanden sein, wenn der pH-Wert zwischen 4,4 und 12,0 liegt. Bei einem pH-Wert von 8,35 ist der Gehalt an HCO3‑ am höchsten – er beträgt etwa 98% ； Erst bei einem pH-Wert von > 8,35 ist CO32‑ in der wässrigen Lösung vorhanden