15.8: Schwache Basislösungen

Einige Verbindungen erzeugen Hydroxidionen, wenn sie durch chemische Reaktion mit Wassermolekülen gelöst werden. In allen Fällen reagieren diese Verbindungen nur teilweise und werden daher als schwache Basen eingestuft. Diese Art von Verbindungen sind auch in der Natur reichlich vorhanden und wichtige Rohstoffe in verschiedenen Technologien. So liegt die weltweite Produktion des schwachen Basisammoniaks in der Regel bei weit über 100 Tonnen pro Jahr und wird häufig als landwirtschaftliches Düngemittel, als Rohstoff für die chemische Synthese anderer Verbindungen und als Wirkstoff in Haushaltsreinigern verwendet. Wenn Ammoniak in Wasser gelöst wird, reagiert es teilweise zu Hydroxidionen, wie hier gezeigt:

Per Definition handelt es sich dabei um eine Säure-Base-Reaktion, bei der in diesem Fall H⁺-Ionen von Wassermolekülen auf Ammoniakmoleküle übertragen werden. Unter typischen Bedingungen liegt nur etwa 1% des gelösten Ammoniaks als NH₄⁺ Ionen vor.

Berechnung der Hydroxidionenkonzentrationen und des pOH in einer schwachen basischen Lösung

Ermitteln Sie die Konzentration des Hydroxidions, des pOH und des pH-Werts einer 0,25-M-Lösung von Trimethylamin, einer schwachen Base:

Die ICE-Tabelle für dieses System ist

Das Einsetzen der Gleichgewichtskonzentrationsterme in den _KB-Ausdruck ergibt

Wenn man von x << 0,25 ausgeht und nach x auflöst, ergibt sich

Dieser Wert liegt unter 5 % der Ausgangskonzentration (0,25), so dass die Annahme gerechtfertigt ist.

Wie in der ICE-Tabelle definiert, ist x gleich der Gleichgewichtskonzentration des Hydroxidions:

Der pOH wird berechnet als

Verwendung der Beziehung;

ermöglicht die Berechnung des pH-Werts:

Bestimmung von K_b aus dem pH-Wert

Wenn der pH-Wert von 0,28 M Ethylaminlösung (C₂H₅NH₂) 12,10 beträgt, wie hoch ist dann sein K_b?

Um das KB_von Ethylamin zu berechnen, müssen zunächst die pOH- und die Hydroxidionenkonzentration bestimmt werden. Da der pH-Wert 12,10 beträgt, kann der pOH wie folgt berechnet werden:

Da der pOH 1,90 beträgt, kann die Hydroxidionenkonzentration der Lösung mit der Formel

Der ICE-Tisch kann für dieses System wie folgt aufgebaut werden

Da 0,0126 M 4,5 % von 0,28 M ist, können 0,28 − 0,0126 nach der 5 %-Regel als fast gleich 0,28 M angesehen werden.

Nach der Einsetzung des K_b von Ethylamin durch die obigen Werte im Ausdruck

Dieser Text ist eine Adaption von Openstax, Chemistry 2e Abschnitt 4.2: Klassifizierung chemischer Reaktionen und <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-3-relative-strengths-of-acids-and-bases">14.3 Relative Stärken von Säuren und Basen.