pH-Elektroden (Kap. 5)

Mass an gelösten H+ Ionen in einer Flüssigkeit.

• = Autodissation von Wasser
  • Wasser dissoziert zu einem sehr geringen Anteil in Oxoniumionen [H₃O⁺] und Hydroxidionen [OH^-]
• Gleichgewichtskonstante Wasser: \(K = {[H3O^+][OH^-] \over [H2O]}\)
• Da Konzentration von Wasser [H2O] konstant ist, kann diese auf linke Seite gezogen werden: \(Kw = K [H2O] = [H3O^+] [OH^-]\)
• diese Gleichung ist stark temperaturabhängig!
• bei 25° beträgt der Kw Wert 1.0 * 10-14 mol2*l-2 => in reinem Wasser entstehen gleich viele H+ wie OH-, deshalb: \([H^+] = [OH^-] = 10^-7\)
• damit keine Exponenten geschrieben werden müssen:
  • pH = -log [H+]
  • pOH = -log [OH-]

\(HA + H2O <=> A^- + H3O^+\)

HA: Säure

A^-: konjugierte Base

\(K = {[H3O^3][A^-] \over [H2O][HA]}\)

\(Ks = K * [H2O] = {[H3O^3][A^-] \over [HA]}\)

pK_s = -log K_s

• starke Säure: hohes Bestreben ein Proton abzugeben => Gleichgewicht liegt auf der rechten Seite => Säurekonstante Ks ist >>1 => pK_s klein
• schwache Säure: Gleichgewicht liegt auf der linkenSeite => Säurekonstante Ks ist <<1 => pK_s hoch

• gibt man einer Lösung Puffer hinzu, ändert sich der pH nur sehr langsam
  • der pH ändert sich nur sehr langsam, wenn Säure und Base in ungefähr gleichen Konzentrationen in der Lösung vorliegen
• eine Pufferlösung enthält eine relativ hohe Konzentration einer schwachen Säure [HA] und ihrer konjugierten Base [A^-]
• Die Säure [HA] neutralisiert OH^- Ionen einer zugesetzten Base
• Die konjugierte Base [A^-] neutralisiert die H⁺ einer zugesetzten Säure
• Der Zusammenhang erklärt die Henderson-Hasselbach-Gleichung:\(pH = pKs -log {[HA] \over [A^-]}\)
• Wirkung (siehe Grafik):
  • in der Pufferzone (beim pKs) ändert sich pH nur sehr wenig
  • ist z.B. 90% der Säure durch Zugabe der Base neutralisiert, ist die Pufferwrkung erschöpft und der pH erhöht sich rasch

• das Konzentrationsverhältnis [HA]/[A^-] sollte im Bereich zwischen 1/10 und 10/1 liegen
• so weicht der pH-Wert der Pufferlösung max eine pH-Einheit vom pKs der schwachen Säure [HA] ab

• Änderung des pH-Wertes der Pufferlösung in Abhängigkeit der Säure-/ BAsezugabe
• Abhängig von der Gesamtkonzentration des Puffersystems
  • je konzentrierter die Pufferlösung, desto grösser ihre Pufferkapazität

• Potential der MEsselektrode ist nur abhängig von der Wasserstoffionenkonzentration
• andere Teilspannungen der MEsskette müssen konstant bleiben

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