Zuerst ermitteln wir die molare Konzentration von H2SO4(Schwefelsäure), da sie eine starke Säure ist und vollständig dissoziiert. Danach berechnen wir die Konzentration von 𝐻+-Ionen in der Lösung, um schließlich den pH-Wert zu bestimmen, da der PH-Wert der negative decadische Logarithmus ist. Zuletzt überprüfen wir die Lösung auf mögliche Fehler.
Zuerst ermitteln wir die molare Konzentration von H2SO4(Schwefelsäure), da sie eine starke Säure ist und vollständig dissoziiert. Danach berechnen wir die Konzentration von 𝐻+-Ionen in der Lösung, um schließlich den pH-Wert zu bestimmen, da der PH-Wert der negative decadische Logarithmus ist. Zuletzt überprüfen wir die Lösung auf mögliche Fehler.
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Zuerst Berechnen wir die Konzentration der Schwefelsäure:
Umwandlung von nmol in mol
$0,1 nmol = 0,1 × 10−9 mol$
Berechnung der molareren Konzentration von H2SO4
Konzentration =
$(0,1 × 10−9 mol) / (0,2 L)$ =
$0,5 × 10−9 mol/L = 5 × 10−10 mol/L$
Berechnung der 𝐻+-Ionenkonzentration:
Da 𝐻2𝑆𝑂4 eine starke Säure ist, dissoziiert sie vollständig in 2 𝐻+ -Ionen und ein $𝑆𝑂4^{2-}$-Ion. Die Konzentration der Protonen beträgt daher:
$[𝐻+] = 2 × 5×10−10 mol/L = 1×10−9 mol/L$
Der PH-Wert ist laut Definition der negative Dekadische Logarithmus:
$pH=-log[H^+]$
Setzen wir nun unsere Konzentration ein, erhalten wir:
$−log(1×10^{−9}) = 9 = PH$
Damit wäre der PH-Wert 9.
Jetzt überprüfen wir logisch die Antwort. Ist dies Möglich?
Ein PH-Wert von 9 durch die Konzentration von Protonen in einer Wässrigen Lösung gibt es nicht.
Dabei hilft es sich vorzustellen, was PH von 9 eigentlich bedeutet.
Dies bedeutet, dass $10^{−9}$ mol Protonen auf einem Liter vorhanden sind. Daran ist bereits zu erkennen, dass dies sehr wenig ist. Es ist sogar so wenig, dass es keinen Einfluss auf den PH-Wert hat.
Durch das Ionenprodukt des Wassers sind bereits $10^{−7} mol/L$ Protonen im Wasser gelöst. Kommt nun ein ein Hundertstel dazu fällt dies nicht ins Gewicht. Somit bleibt der PH-Wert von Wasser annähernd bei 7.
Ein PH-Wert von 9 kann aber erreicht werden wenn eine geringe Konzentration von OH- Ionen vorliegt, was hier aber nicht der Fall ist.
Abbildung 1: Von Palmstroem - Eigenes Werk, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=86529751
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C00516
Dieser Tipp gilt nicht nur für diese Aufgabe, sondern auch für alle anderen Aufgaben besonders aus Mathe und Physik:
Überprüfe immer deine Antworten auf Logik. Du kannst bereits am Anfang deiner Aufgabe einen groben Rahmen schätzen, in dem deine Antwort liegen muss, damit du ein Gefühl dafür bekommst, ob deine Antwort stimmen kann oder nicht.
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