Berechnung des pH-Wertes von starken und schwachen Säuren und Basen

Die Berechnung des pH-Wertes einer Lösung hängt davon ab, ob es sich um eine starke oder eine schwache Säure bzw․ Base handelt.

1. Berechnung des pH-Wertes von starken Säuren:
Bei starken Säuren erfolgt eine vollständige Dissoziation d.h. sie geben alle ihre H+-Ionen in Wasser ab. Um den pH-Wert einer starken Säure zu berechnen, verwendet man die Formel:
pH = -log[H+]
Dabei steht [H+] für die Konzentration der H+-Ionen in der Lösung. Für den pH-Wert gilt: Je niedriger der pH-Wert, desto saurer ist die Lösung.
Ein Beispiel für eine starke Säure ist die Salzsäure (HCl).

2. Berechnung des pH-Wertes von schwachen Säuren:
Bei schwachen Säuren erfolgt nur eine teilweise Dissoziation, d.h. sie geben nur einen Teil ihrer H+-Ionen in Wasser ab. Um den pH-Wert einer schwachen Säure zu berechnen geht man davon aus: Dass sich das Gleichgewicht zwischen der dissoziierten und der undisssoziierten Form der Säure eingestellt hat. Man vernachlässigt dabei die Konzentrationsänderung der Protolyse. Aus dem Massenwirkungsgesetz folgt dann:
c = √(HA)
Dabei steht c für die Konzentration der dissoziierten Form und [HA] für die Konzentration der ungelösten Säure. Der pH-Wert kann dann mit der Formel
pH = -log√(HA)
berechnet werden.

3. Berechnung des pH-Wertes von starken Basen:
Starken Basen verhalten sich analog zu starken Säuren. Sie geben alle ihre OH--Ionen in Wasser ab. Der pOH-Wert einer starken Base kann mit der Formel
pOH = -log[OH-]
berechnet werden. Der Zusammenhang zwischen pH- und pOH-Wert lautet: pH + pOH =14.

4. Berechnung des pH-Wertes von schwachen Basen:
Das Vorgehen bei der Berechnung des pH-Wertes von schwachen Basen ist analog zu dem bei schwachen Säuren. Man verwendet die Formel:
pOH = -log√(B)
Dabei steht [B] für die Konzentration der dissoziierten Base. Der pH-Wert kann dann mit der Formel
pH = 14 - pOH
berechnet werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der pH-Wert bei starken Säuren und Basen direkt mit der Konzentration der H+- bzw․ OH--Ionen zusammenhängt und mit dem Logarithmus berechnet werden kann. Bei schwachen Säuren und Basen berücksichtigt man zusätzlich das Gleichgewicht zwischen dissoziierter und undisssoziierter Form. Die Konzentration der dissoziierten Form wird dabei mit dem Massenwirkungsgesetz berechnet.