Bestimmung des pH-Wertes von Salzlösungen

Salzlösungen können sauer, basisch oder neutral sein. Die einzelnen Ionen können untersucht werden, um festzustellen, ob der pH-Wert der Lösung unter, über oder gleich sieben liegen wird.

Salze, die pH-neutrale Kationen und Anionen enthalten, bilden neutrale Lösungen. Diese Salze setzen sich aus den Gegenionen einer starken Säure und einer starken Base zusammen. Eine reine wässrige Lösung von Kaliumnitrat hat einen pH-Wert von 7, da weder Kalium noch Nitrat saure oder basische Eigenschaften haben.

Salze, die ein Kation enthalten, das das Gegenion einer schwachen Base ist, und ein Anion, das das Gegenion einer starken Säure ist, haben einen pH-Wert von weniger als 7. In einer Lösung von Ammoniumbromid sind die Bromid-Ionen pH-neutral, während die Ammonium-Ionen sauer sind und Protonen an die Wassermoleküle abgeben.

Salze, die ein Kation enthalten, das das Gegenion einer starken Base ist, und ein Anion, das das Gegenion einer schwachen Säure ist, haben einen pH-Wert von mehr als 7. In einer Natriumacetatlösung sind die Natriumionen pH-neutral, während die Acetationen basisch sind und Protonen aus den Wassermolekülen aufnehmen.

Einige Salze enthalten ein Kation und ein Anion, die Gegenionen einer schwachen Säure bzw. einer schwachen Base sind. Die Lösung ist sauer, wenn das K_a des Kations größer ist als das K_b des Anions; basisch, wenn das K_b des Anions größer ist als das K_a des Kationen; oder neutral, wenn K_a und K_b gleich sind.

In einer Lösung von Ammoniumnitrit ist das K_a für Ammonium höher als das K_b für Nitritionen, daher ist die Lösung sauer.

Der genaue pH-Wert einer Salzlösung, die ein saures oder basisches Ion enthält, kann unter Verwendung der Dissoziationskonstante für die konjugierte Säure oder Base dieses Ions bestimmt werden.

Der pH-Wert von 0,35 M Natriumcyanid kann bestimmt werden, indem der K _b des Cyanids aus dem K_a seiner konjugierten Säure - Blausäure - berechnet und eine ICE-Tabelle zur Bestimmung der Gleichgewichtskonzentration erstellt wird.

Da Natriumkationen nicht mit Wasser reagieren, beeinflussen sie den pH-Wert nicht und können weggelassen werden. Im Gegensatz dazu nehmen Cyanid-Ionen Protonen aus Wassermolekülen auf und erzeugen Hydroxid-Ionen.

Der K_b für Cyanid-Ionen kann mit der Gleichung K _a × K_b = K_W bestimmt werden. Da der K_a für Blausäure 4,90 × 10⁻¹⁰ beträgt, beträgt der K_b für Cyanidionen 2,04 × 10⁻⁵.

K _b ist gleich der Konzentration von Blausäure multipliziert mit der Konzentration der Hydroxidionen dividiert durch die Konzentration der Cyanidionen.

Eine ICE-Tabelle kann erstellt werden, um die Anfangs- und Gleichgewichtskonzentrationen auszudrücken. Setzt man die Gleichgewichtskonzentrationen in den Ausdruck ein, so ist K_b gleich x mal x geteilt durch 0,35, was später durch die 5%-Regel überprüft werden kann.

Beim Lösen der Gleichung ist x gleich 2,7 × 10⁻³ molaren. Da x nur 0,77% von 0,35 M ist, ist die Näherung 0,35 minus x ist gleich 0,35 gültig.

Der pOH der Lösung kann berechnet werden, indem der negative Logarithmus von 2,7 × 10⁻³ M genommen wird, was 2,57 entspricht.

Der pH-Wert der Lösung wird mit der Gleichung pH plus pOH gleich 14 bestimmt, daher beträgt der pH-Wert dieser Natriumcyanidlösung 11,43.