Säure-Base-Systeme

pH-Werte von Salzlösungen und pH-Reihenfolgen

Wie man den pH-Wert von Ammoniumsalzlösungen berechnet, warum Ammoniumacetat neutral reagiert und wie man gleich konzentrierte Säure- und Salzlösungen nach ihrem pH ordnet.

Prüfungsrelevanz: gut zu wissen ✓ gelesen
Das Wichtigste in Kürze5 Punkte
  • Der pH-Wert einer Salzlösung folgt aus der Protolyse ihrer Ionen und lässt sich mit den Formeln für schwache Säuren und Basen berechnen.
  • Den p\(K_\mathrm{s}\) von \(\ce{NH4+}\) erhält man über p\(K_\mathrm{s}\) = 14 − p\(K_\mathrm{b}\) zu 9,25.
  • Eine 0,1-molare Ammoniumchlorid-Lösung hat einen pH von etwa 5,1.
  • Ammoniumacetat reagiert annähernd neutral, weil p\(K_\mathrm{s}\) der Essigsäure und p\(K_\mathrm{b}\) von Ammoniak beide etwa 4,75 betragen.
  • Für 0,1 mol/L steigt der pH: Trichloressigsäure < Essigsäure < Ammoniumchlorid < Ammoniumacetat.

Worum es geht

Salzlösungen sind selten genau neutral. Wer die Salzprotolyse kennt, kann ihren pH-Wert auch beziffern. Das braucht man etwa, um Arzneistoffsalze in Lösung einzuschätzen.

Kationsäuren berechnen

Ammoniumchlorid reagiert sauer. Das Ammoniumion gibt als Kationsäure ein Proton an Wasser ab. Das Chlorid ist die Base der starken Salzsäure und bleibt unbeteiligt.

\[\ce{NH4+ + H2O <=> NH3 + H3O+}\]

Den pH berechnet man wie bei einer schwachen Säure. Tabellen nennen aber meist nur den p\(K_\mathrm{b}\) von Ammoniak. Den p\(K_\mathrm{s}\) der Kationsäure liefert das konjugierte Paar.

  1. Konstante umrechnen: p\(K_\mathrm{s}(\ce{NH4+})\) = 14 − p\(K_\mathrm{b}(\ce{NH3})\) = 14 − 4,75 = 9,25 (bei 25 °C).
  2. Formel wählen: pH = ½ (p\(K_\mathrm{s}\) − lg \(c\)).
  3. Einsetzen für 0,1 mol/L: pH = ½ (9,25 + 1) ≈ 5,1.

Eine 0,1-molare Ammoniumchlorid-Lösung ist also schwach sauer. Verdünnt man auf 0,01 mol/L, steigt der pH um eine halbe Einheit auf etwa 5,6.

Salze schwacher Säuren und Basen

Im Ammoniumacetat sind beide Ionen protolyseaktiv. Entscheidend ist ein Zahlenzufall. Der p\(K_\mathrm{s}\) der Essigsäure und der p\(K_\mathrm{b}\) von Ammoniak liegen beide bei 4,75. Beide protolysieren mit Wasser also fast gleich stark, und zwar nur wenig. Im Gleichgewicht von Ammoniak mit Wasser überwiegen deshalb \(\ce{NH3}\) und \(\ce{H2O}\).

Für die konjugierten Teilchen gilt dasselbe Spiegelbild. Ammonium hat p\(K_\mathrm{s}\) 9,25 und ist damit eine viel schwächere Säure als Essigsäure. Acetat hat p\(K_\mathrm{b}\) 9,25. Kationsäure und Anionbase sind also gleich schwach.

Zwei Gleichgewichtspfeile untereinander: Ammonium gibt ein Proton an Wasser ab, Acetat nimmt ein Proton von Wasser auf, beide mit dem Wert 9,25

Ammoniumacetat: gleich starke Kationsäure und Anionbase ergeben eine annähernd neutrale Lösung

Beide Protolysen liefern gleich viel \(\ce{H3O+}\) und \(\ce{OH-}\), die sich gegenseitig aufheben. Die Lösung reagiert annähernd neutral mit pH ≈ ½ (9,25 + 4,75) = 7,0. Allgemein gilt: Ein Salz aus schwacher Säure und schwacher Base reagiert neutral, wenn p\(K_\mathrm{s}\) der Säure ≈ p\(K_\mathrm{b}\) der Base. Ammoniumacetat stammt nicht von einer starken Base. Darum reagiert es anders als Natriumacetat nicht alkalisch.

pH-Reihenfolgen

Bei gleicher Konzentration bestimmt allein die Protolyse den pH. Man fragt also: Welches Teilchen gibt Protonen ab, welches nimmt sie auf, und wie stark?

Lösung (0,1 mol/L) wirksames Teilchen pH
Trichloressigsäure starke Säure ca. 1
Essigsäure schwache Säure, p\(K_\mathrm{s}\) 4,75 2,9
Ammoniumchlorid Kationsäure, p\(K_\mathrm{s}\) 9,25 5,1
Ammoniumacetat Säure und Base gleich stark 7,0
Natriumacetat Anionbase, p\(K_\mathrm{b}\) 9,25 8,9

Die drei Chloratome machen Trichloressigsäure durch ihren Elektronenzug sehr sauer, wie bei der Säurestärke von Carbonsäuren erklärt.

Horizontale pH-Skala mit fünf Markierungen: Trichloressigsäure bei etwa 1, Essigsäure bei 2,9, Ammoniumchlorid bei 5,1, Ammoniumacetat bei 7 und Natriumacetat bei 8,9

pH-Werte gleich konzentrierter (0,1 mol/L) Säure- und Salzlösungen auf der pH-Skala
💡 Merke

Freie starke Säure < freie schwache Säure < Salz mit Kationsäure < Salz aus gleich starker Säure und Base < Salz mit Anionbase.

Quiz

Teste dich mit 3 Karten
richtig oder falsch iWarum nur Aussagen? Fragen mit fünf Antworten löst man am sichersten, indem man jede Aussage einzeln bewertet: ✓✓ sicher richtig, ✓ eher richtig, 0 unsicher, ✗ eher falsch, ✗✗ sicher falsch. Mit dem Ausschlussprinzip ergibt sich daraus die Lösung. Dieses einzelne Bewerten ist der wichtigste Handgriff fürs Examen, und genau den übst du hier.

Aussage 1

Bei gleicher Konzentration von 0,1 mol/L hat Ammoniumchlorid-Lösung einen niedrigeren pH-Wert als Essigsäure.

Essigsäure (pH 2,9) ist saurer als Ammoniumchlorid (pH 5,1), da \(\ce{NH4+}\) mit p\(K_\mathrm{s}\) 9,25 die viel schwächere Säure ist.

Aussage 2

Ammoniumacetat-Lösung reagiert deutlich alkalisch, weil Acetat die Anionbase einer schwachen Säure ist.

Ammonium ist als Kationsäure (p\(K_\mathrm{s}\) 9,25) genau so stark wie Acetat als Base (p\(K_\mathrm{b}\) 9,25). Die Lösung reagiert annähernd neutral.

Aussage 3

Eine Ammoniumchlorid-Lösung mit 0,1 mol/L hat einen pH-Wert von etwa 5,1.

Mit p\(K_\mathrm{s}(\ce{NH4+})\) = 9,25 ergibt sich pH = ½ (9,25 + 1) ≈ 5,1.

Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️

Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.

Zurück nach oben