Die Schwierigkeit der Aufgabe liegt darin, die richtigen pKs Werte den richtigen Molekülen zuzuordnen. Angegeben sind zwei pKs Werte für Verbindung A. Jede Verbindung hat aber nur einen pKs Wert. Welcher Wert könnte also für das abgebildete Molekül gelten (und für welches Molekül gilt dann der andere Wert)?
Die Schwierigkeit der Aufgabe liegt darin, die richtigen pKs Werte den richtigen Molekülen zuzuordnen. Angegeben sind zwei pKs Werte für Verbindung A. Jede Verbindung hat aber nur einen pKs Wert. Welcher Wert könnte also für das abgebildete Molekül gelten (und für welches Molekül gilt dann der andere Wert)?
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Gegeben sind zwei Aminosäuren. Diese haben immer zwei funktionelle Gruppen: COOH (Carboxygruppe) und NH2 (Aminogruppe). Die Carboxygruppe kann als Säure agieren, die Aminogruppe als Base. Daher sind Aminosäuren Ampholyte. Das bedeutet es gibt immer drei verschiedene Formen der Protonierung:
**1.Aminogruppe ist Protoniert NH3, Carboxygruppe liegt als COOH vor **
Dadurch kann sowohl die Aminogruppe, als auch die Säuregruppe ein Proton abgeben. Dies ist somit eine sehr starke Säure und hat damit auch einen niedrigen pKs Wert. Damit ist dies ein Kation.
2.Aminogruppe ist Protoniert, Carboxygruppe ist deprotoniert.
Diese Konfiguration kann somit ein Proton abgeben (durch die Aminogruppe) oder ein Proton aufnehmen (durch die Carboxygruppe). Dadurch ist es weder eine starke Säure noch eine starke Base und der pKs wird nicht sehr niedrig sein, sondern eher hoch. Dies wird auch Zwitterion genannt.
**3.Aminogruppe ist deprotoniert, Carboxygruppe ist deprotoniert. **
Dadurch kann sowohl die Aminogruppe, als auch die Säuregruppe ein Proton aufnehmen. Dies ist somit eine sehr starke Base und hat damit auch einen sehr hohe pKs Wert. Damit ist dies ein Anion.
Nun analysieren wir welche beiden Konfigurationen uns gegeben sind:
A: ist ein Zwitterion, da es ein Proton aufnehmen und abgeben kann
B: ist ein Anion, da es nur Protonen aufnehmen kann.
Somit fehlt das Kation, welches wir uns nun dazudenken müssen.
Für A sind nun zwei pKs Werte gegeben. Das bedeutet einer von beiden wird auf genau diese Konfiguration zutreffen. Dies ist in diesem Falle 9,9, da es ein Zwitterion ist und keinen niedrigen pKs Wert haben kann.
Der zweite pKs Wert von 2,4 ist für das Kation dessen. Das ist auch sinnvoll, da ein Kation einen sehr niedrigen pKs Wert hat. Dies ist jedoch in der Mischung nicht angegeben, daher können wir es einfach vernachlässigen.
Wichtig ist, dass wir Abbildung A den pKs Wert zugeordnet haben.
Dazu muss man nun erkennen, dass eine Mischung aus Verbindung A und B einen Puffer ergeben. B ist die Konjugierte Base von A und kann Protonen aufnehmen, A kann Protonen abgeben. Daher benutzen wir nun die Puffergleichung, um den PH Wert zu berechnen.
Berechnung des PH Werts
Um den pH-Wert eines Puffersystems zu berechnen, benutzen wir die Henderson-Hasselbalch-Gleichung:
pH = pKs - log([HA]/[A-]) oder pH = pKs + log([A−]/[HA]
In unserem Fall ist:
pKs von Verbindung A = 9,9
[A−] (die Konzentration der konjugierten Base, also Verbindung B) = 0,1 mol/l
[HA] (die Konzentration der schwachen Säure, also Verbindung A) = 1 mol/l
Setzen wir die Werte in die Henderson-Hasselbalch-Gleichung ein:
pH = 9,9 + log(0,1/1)
Der Logarithmus von 0,1 ist −1:
pH = 9,9 + (−1) = 8,9
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C00418
Dies ist eine etwas schwierige Aufgabe, welche gutes Verständnis von Säuren, Basen und Ampholyten voraussetzt. Denke bei Aminosäure immer an Ampholyte und ihren drei Formen. Auch werden gerne Definitionsfragen zu Ampholyten oder dem Isoilektrischen Punkt gestellt.
Du brauchst jedoch keine pKs Werte auswendig zu lernen, diese werden immer gegeben sein.
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