pH van zeer zwak zure waterige oplossing.

[ippa]

Hallo,

Hoe bereken je de pH van volgende waterige oplossing : 10exp-8 molair HCl ?

Dank,
HF

[patrickvda]

niet zo eenvoudg:
om te zeggen PH =8 .... dat kan dus niet , want een zure oplossing van HCl kan nooit basisch reageren.
hoe moet het dan wel: (volgens mij)

H+ totaal = H+ van het zuur + de H+ van het water
nu is de aanbrengst van H+ van het water dezelfde als de aanbrengst aan OH- van water

H+ totaal = Conc HCl + OH- van het water (want H+ van water en OH - van water zijn gelijk aan mekaar.)
H+ totaal = Conc HCl + KW / H+ ( want Kw= H+ x OH-) en hieruit volgt inderdaad dat OH- = Kw/ H*

en dan bekomen we een tweedegraadsvergelijking in H+
De uitwerking laat ik aan jou over.

beste Moderatoren, correct me if I am wrong !

[Benm]

Zo kan er er naar kijken. Persoonlijk zou ik het zo zien:

in zuiver water heb je 10E-7 mol H+/liter, het toegevoegde zoutzuur is een sterk stuur en voegt daar 10E-8 mol H+ per liter aan toe. Gevolg is dat je nu 1.1 x 10E-7 mol/l H+ hebt, de -log daarvan levert een pH op van 6.959.

[patrickvda]

maar als je zo lage concentraties hebt, dan mag je volgens mij ook niet vergeten dat er in het water zelf ook OH- aanwezig is die van invloed is.

je kan wel zeggen dat er 10-7 protonen aanwezig zijn afkomstig van water , maar dan moet je volgens mij ook de hoeveelheid aan OH- afkomstig van water inrekening brengen.

[patrickvda]

de hoeveelheid H+ van water =de hoeveelheid OH- van water=de hoeveelheid OH- van het volledige medium ( want water is de enige aanbrenger van OH- )

deze OH- = Kw/ H+ in de oplossing , en zo bekom je die fameuze 2e graads vergelijking

Volgens mij kan je niet zomaar zeggen dat bij toevoeging van een zuur , de H+ van het water nog steeds 10-7 is.
Je hebt hier een evenwichtsreactie die je niet zomaar achterwege kan laten..

vandaar mijn bedenking bij de redenering van Benm

[Xilvo]

Volgens mij is de methode van Patrick correct maar in de praktijk zijn de verschillen met de methode van Benm heel klein.

Extra H⁺, pH correct, pH Benm
1E-8 6,9586 6,9783
1E-7 6,6990 6,7910
1E-6 5,9586 5,9957

[Benm]

Volgens mij kan je niet zomaar zeggen dat bij toevoeging van een zuur , de H+ van het water nog steeds 10-7 is.
Je hebt hier een evenwichtsreactie die je niet zomaar achterwege kan laten..

Volgens mij mag je dit bij een sterk zuur gewoon doen.

Overigens weet ik niet wat Xilvo gedaan heeft, maar voor toevoeging van 1 E-7 mol/l kom ik op

-log(2.0 E-7) = 6.69897

en voor 1 E-6 op

-log(1.1 E-6) = 5.958607

voor zover ik kan zien is dat op 5 significante cijfers gelijk aan wat het als 'pH correct' wordt beschreven.

In de praktijk zie je vrijwel nooit pH waardes gemeten op meer dan 3 significante cijfers, dus wat dat betreft is het in ieder geval een praktisch werkende methode. Overigens denk ik niet dat mijn methode 'fout' is: stel dat je helemaal gaat naar 1 mol/l, en daarbij zaken als activiteit etc negeert:

-log(1.0000001) = 0.00000

Uiteraard heb je tegen die tijd wel effecten van activiteit versus concentratie, een oplossing die voor bijna 4% uit zoutzuur bestaat, geen dichtheid van 1 meer heeft etc etc.

[Xilvo]

Sorry, ik heb de kolommen verwisseld

De eerste is dus volgens jouw methode, Benm, de tweede volgens Patricks methode.

[Benm]

Dan doen onze berekeningen het in ieder geval wel hetzelfde

Opvallen is wel dat het verschil het grootste lijkt voor 1.0E-7 mol/l - gelijke stand tussen H+ van water en toegevoegd als zuur... hoe heb je die pH precies uitgerekend?

[Xilvo]

hoe heb je die pH precies uitgerekend?

x=[OH^-]
a=concentratie toegevoegde H⁺
(x+a).x=10^-14
x²+a.x-10^-14=0
x oplossen.
[H⁺]=10^-14/x

De verschillen zijn in ieder geval te klein om met een normale pH-meter te onderscheiden.
Ik weet niet of er heel nauwkeurige pH-meters zijn, ik ben ze in ieder geval nooit tegengekomen.

[Benm]

Ik betwijfel het, tenzij het iets heel bijzonders is. Ik denk dat de gevoeligste pH sensor in je lichaam zit die de pH van het bloed extreem nauwkeurig volgt, maar qua 'meter' heb ik mijn twijfels.

Overigens gaan we er hier ook maar klakkeloos uit dat de pKw exact 14 is, wat vrijwel zo is bij 25 graden en zuiver water. Het is echter nogal gevoelig voor bijvoorbeeld temperatuur, bij 60 graden zit je rond de 13. Bij een ionenconcentratie van 1 mol/liter zakt het ook al naar 13.7.

Wat dat betreft denk ik dat de verschillen tussen de rekenmethodes praktisch irrelevant zijn.

Als je er een "gewone" pH electrode in steekt kun je eigenlijk niets meten als je het water aanzuurt met HCl tot een pH van 6.5 of iets dergelijks: je neemt dan een beetje buffer mee en dat is waarschijnlijk genoeg om het effect van HCl volledig teniet te doen.

Bedenk wel dat bij een sterk zuur een verschil tussen 7.0 en 6.9 een miljoen keer gevoeliger is voor beinvloeding vergeleken met tussen 1 en 0.9 (wat je prima kunt meten).

[Xilvo]

Overigens gaan we er hier ook maar klakkeloos uit dat de pKw exact 14 is, wat vrijwel zo is bij 25 graden en zuiver water. Het is echter nogal gevoelig voor bijvoorbeeld temperatuur, bij 60 graden zit je rond de 13. Bij een ionenconcentratie van 1 mol/liter zakt het ook al naar 13.7.

Precies. Dat had ik er eigenlijk ook bij moeten schrijven.

[patrickvda]

de vraag echter was: hoe bereken je....

dus volgens mij heeft alles wat te maken heeft met electroden en dergelijke hier niets te zien... Er dient volgens mij een correcte berekening gemaakt te worden. En meestal wordt dit dan gevraagd onder normale omstandigheden en met normale gekende waarden.

dus pKw =14 / zuiver water/ geen CO2 opname door mengen... enz..

maar het blijft dus "berekenen.."

[Xilvo]

de vraag echter was: hoe bereken je....

Dat is dan ook gebeurd. Waarna we in onze vrije tijd even over meten mogen doorbabbelen, nietwaar?

[Benm]

Lijkt me toch ook geen probleem als het antwoord al gegeven is

Bovendien is het eigenlijk wel een interessante praktische kwestie: Ik neem aan dat de berekening moet gebeuren onder SATP condities (exact 25 celcius, exact 1 atm), maar het kan het zo goed zijn dat men naar NTP gebruik (20 graden celcius, 1013 mbar).

Kun je denken: "wat boeit dat nou" - maar bij 20 graden is de pH van zuiver water al 7.08, en zelfs met dat kleine beetje zoutzuur zou het antwoord nog boven de 7 blijven... ongeacht met welke rekenmethode je werkt