pH-Wert-Berechnungen:
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Weinheim [u.a.]
Verl. Chemie
1978
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1 Die Begriffe „Säure , „Base und „pH-Wert ............. 1
1.1 Säuren und Basen im Chemie-Unterricht.............. 1
1.2 Säure-Base-Konzepte...................... 1
1.2.1 Arrhenius-Säuren und-Basen............... 2
1.2.2 Brönsted-Säuren und-Basen ............... 3
1.2.3 Lewis-Säuren und-Basen................. 3
1.2.4 Solvenssäuren und-basen................. 5
1.2.5 Oxy-Säuren und-Basen.................. 7
1.2.6 Säuren und Basen nach Usanovic.............. 8
1.2.7 Harte und weiche Säuren und Basen............ 9
1.2.8 Allgemeine Bemerkungen zu Säure-Base-Konzepten...... 10
1.3 Die Eigendissoziation des Wassers................ 11
1.4 Der pH-Begriff........................ 14
2 Die Brönstedsche Säure-Base-Theorie................. 17
2.1 Protonen-Donatoren und-Akzeptoren.............. 17
2.2 Korrespondierende Säure-Base-Paare............... 19
2.3 Ampholyte.......................... 20
2.4 Säure- und Basekonstanten und -exponenten............ 22
2.5 Stärken von Säuren und Basen.................. 25
2.6 Säure-Base-Gleichgewichte................... 28
2.7 Mehrwertige Säuren und Basen.................. 30
2.8 Bemerkungen zur Berechnung von Gleichgewichts-Konzentrationen . . 32
2.8.1 Die Protonen-Bedingung................. 32
2.8.2 Massen-Beziehungen................... 34
2.8.3 Das Ladungs-Gleichgewicht................ 35
2.8.4. Zur Abhängigkeit zwischen Protonen-Bedingung, Massen-Bezie-
hungen und Ladungs-Gleichgewicht............ 35
Aufgaben............................. 37
3 pH-Werte von Säuren und Basen................... 39
3.1 pH-Werte einwertiger Säuren und Basen.............. 39
3.1.1 pH-Werte einwertiger Säuren............... 39
3.1.2 pH-Werte einwertiger Basen................ 43
3.1.3 pH-Werte sehr starker Säuren und Basen.......... 43
3.2 pH-Werte zwei-und mehrwertiger Säuren............. 46
3.2.1 pH-Werte zweiwertiger Säuren............... 46
3.2.2 pH-Werte «-weniger Säuren................ 47
X Inhalt
3.3 pH-Werte von Ampholyten................... 49
3.4 pH-Werte von Säure-Gemischen................. 51
3.4.1 Gemische sehr starker Säuren............... 51
3.4.2 Gemische sehr starker und schwacher Säuren......... 51
3.4.3 Gemische mehrwertiger Säuren .............. 52
3.5 pH-Werte von Gemischen aus Säuren und Basen; pH-Werte von Salzen . 54
3.5.1 pH-Werte von Gemischen einwertiger Säuren und Basen ... 55
3.5.2 pH-Wert eines Gemischs einer «-wenigen Säure und einer
wj-wertigen Base..................... 56
3.5.3 pH-Wert eines Gemischs zweier einwertiger Säuren und zweier
einwertiger Basen.................... 59
Aufgaben............................. 60
4 Näherungsweise Berechnung von pH-Werten.............. 63
4.1 Näherungen für einwertige Säuren................ 63
4.1.1 Näherungen 1 bis 5.................... 63
4.1.2 Vergleich der Näherungen................. 65
4.1.3 Näherungen 6 und 7................... 70
4.2 Näherungen für zwei- und mehrwertige Säuren........... 75
4.3 Näherung für Ampholyte.................... 79
4.4 Näherungen für Säure-Gemische................. 80
4.5 Näherungen für Gemische aus einwertigen Säuren und Basen..... 81
Aufgaben............................. 83
5 pH-Diagramme und Gleichgewichts-Konzentrationen .......... 85
5.1 pH-Diagramme einwertiger Säuren................ 86
5.2 pH-Diagramme zwei-und mehrwertiger Säuren........... 90
5.2.1 pH-Diagramme zweiwertiger Säuren............ 90
5.2.2 pH-Diagramme «-wertiger Säuren............. 93
5.3 Näherungsweise Bestimmung von logarithmischen pH-Diagrammen und
Gleichgewichts-Konzentrationen................. 95
5.3.1 Gleichgewichts-Konzentrationen einwertiger Säuren und Basen . 95
5.3.2 Gleichgewichts-Konzentrationen zweiwertiger Säuren und Basen 95
5.3.3 Gleichgewichts-Konzentrationen n-wertiger Säuren und Basen . 96
5.3.4 Näherungsweise Bestimmung von logarithmischen pH-Diagram-
men .......................... 100
Aufgaben............................. 102
6 Protolysegrad....................... 103
6.1 Protolysegrad einwertiger Säuren................. 103
6.2 Ostwaldsches Verdünnungsgesetz................. 106
6.3 Weitere Näherungs-Formeln für den Protolysegrad einwertiger Säuren . 109
6.4 Protolysegrad n-wertiger Säuren.............. .111
Aufgaben.................... 114
Inhalt XI
7 Titrationskurven.......................... 115
7.1 Titrationskurven einwertiger Säuren mit einwertigen Basen...... 115
7.1.1 Grundbegriffe ..................... 115
7.1.2 Titration einwertiger Säuren mit sehr starken Basen...... 117
7.1.3 Wendepunkte von Titrationskurven einwertiger Säuren .... 124
7.1.4 Titration einwertiger Säuren mit beliebigen einwertigen Basen . . 126
7.1.5 Titrierexponent einwertiger Säuren............. 129
7.2 Titration mehrwertiger Säuren mit einwertigen Basen........ 134
7.2.1 Titrationskurven zweiwertiger Säuren mit einwertigen Basen . . 134
7.2.2 Titrationskurven n-wertiger Säuren mit einwertigen Basen ... !37
7.2.3 Titrierexponent mehrwertiger Säuren............ 141
7.3 Titrationskurven von Säure-Gemischen mit einwertigen Basen . . . . 141
7.3.1 Allgemeine Ableitung .................. 141
7.3.2 Vergleich der Titrationskurven von zweiwertigen Säuren und von
Säure-Gemischen.................... 144
7.4 Titrationskurven und Volumenänderung ............. 144
7.5 Näherungsweise Berechnung von Titrationskurven......... 147
7.5.1 Näherungen für einige Punkte von Titrationskurven...... 147
7.5.2 Näherungen für einige Abschnitte von Titrationskurven einwer-
tiger Säuren mit sehr starker Base ............. 147
7.5.3 Näherungsweise Berechnung von Titrationskurven mehrwertiger
Säuren......................... 151
Aufgaben............................. 151
8 Puffer.............................. 153
8.1 Titrationskurven und Puffer-Eigenschaften............ 154
8.1.1 Einwertige Säuren.................... 154
8.1.2 «-wertige Säuren .................... 157
8.2 Näherungsweise Berechnung der pH-Werte von Puffern....... 158
8.3 pH-Wert-Änderungen von Puffern................ 160
8.3.1 Verdünnung von Puffern................. 160
8.3.2 Einfluß von Säure- und Base-Zusatz auf den pH-Wert von
Puffern........................ 161
8.4 Pufferkapazität........................ 163
8.4.1 Berechnung von Pufferkapazitäten............. 163
8.4.2 Näherungsweise Berechnung von Pufferkapazitäten...... 168
8.4.3 Maximale Pufferkapazität ................ 170
Aufgaben............................. 172
9 Lösungen der Aufgaben....................... 175
Aufgaben zu Kap. 2......................... 175
Aufgaben zu Kap. 3......................... 177
Aufgaben zu Kap. 4......................... 187
Aufgaben zu Kap. 5......................... 189
XII Inhalt
Aufgaben zu Kap. 6......................... 196
Aufgaben zu Kap. 7......................... 196
Aufgaben zu Kap. 8......................... 209
10 Anhang.............................. 223
10.1 pAT-Werte ausgewählter Säuren und Basen............. 223
10.2 Berechnung von pH-Werten aus Gleichungen dritten und höheren
Grades in c(H3O+)....................... 229
10.2.1 Newtonsches Näherungs-Verfahren ............ 229
10.2.2 Einschachtelungs-Verfahren................ 230
10.3 Ausgewählte Flußdiagramme .................. 232
10.3.1 pH-Wert einer einwertigen Säure (Abb. 10.1)......... 232
10.3.2 pH-Wert einer «-wertigen Säure (Abb. 10.2)......... 233
10.3.3 Lineares und logarithmisches pH-Diagramm einer «-wertigen
Säure (Abb. 10.3).................... 234
10.3.4 Titration einer n-wertigen Säure mit einer w-wertigen Base
(Abb. 10.4)....................... 235
10.3.5 pH-Wert eines Gemischs aus zwei einwertigen Säuren und zwei
einwertigen Basen (Abb. 10.5)............... 236
10.4 Übersicht der wichtigsten Gleichungen .............. 238
11 Literatur............................. 243
Monographien und Lehrbücher.................... 243
Weitere Literatur........................ 244
12 Register.............................. 251
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