Säuren, Basen und Salze - PH-Wert-Berechnungen durchführen und Säure-Base-Gleichgewichte analysieren - E - Kompetenzraster Chemie 10



Säuren, Basen und Salze - PH-Wert-Berechnungen durchführen und Säure-Base-Gleichgewichte analysieren - E - Kompetenzraster Chemie 10



PH-Wert-Berechnungen durchführen und Säure-Base-Gleichgewichte analysieren


In diesem aiMOOC beschäftigen wir uns mit den Grundlagen der Säuren und Basen, wie man den pH-Wert berechnet und wie Säure-Base-Gleichgewichte analysiert werden. Der pH-Wert ist ein Maß für die Säure- oder Basen-Stärke einer Lösung. Die Analyse von Säure-Base-Gleichgewichten hilft, chemische Reaktionen in Lösungen zu verstehen und vorherzusagen.


Grundlagen


Was ist der pH-Wert?

Der pH-Wert ist eine Zahl, die angibt, wie sauer oder basisch eine wässrige Lösung ist. Er liegt zwischen 0 und 14, wobei ein pH-Wert von 7 neutral ist. Werte unter 7 deuten auf eine saure, Werte über 7 auf eine basische Lösung hin. Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration (H+-Konzentration) in einer Lösung.


Säure-Base-Gleichgewichte

Säure-Base-Gleichgewichte beziehen sich auf das Gleichgewicht zwischen Säuren und Basen in einer Lösung. Eine Säure ist eine Substanz, die H+-Ionen abgeben kann, während eine Base eine Substanz ist, die H+-Ionen aufnehmen kann. Das bekannteste Säure-Base-Gleichgewicht ist das von Wasser, das sowohl als Säure als auch als Base fungieren kann (Autoprotolyse des Wassers).


Berechnung des pH-Werts

Um den pH-Wert einer Lösung zu berechnen, muss man die Konzentration der H+-Ionen in der Lösung kennen. Für eine starke Säure oder Base, die vollständig dissoziiert, ist dies relativ einfach, da die Konzentration der Säure oder Base direkt der H+-Ionen-Konzentration entspricht. Bei schwachen Säuren oder Basen muss man jedoch das Dissoziationsgleichgewicht berücksichtigen.


Beispielrechnungen

  1. Für eine starke Säure wie Salzsäure (HCl) mit einer Konzentration von 0,01 Mol pro Liter (0,01 M) ist der pH-Wert einfach zu berechnen:

pH = -log[0,01] = 2

  1. Für eine schwache Säure wie Essigsäure (CH3COOH) benötigt man die Dissoziationskonstante (K_a) der Säure, um den pH-Wert zu berechnen. Nehmen wir an, die K_a von Essigsäure ist 1,8 × 10^-5 und die Startkonzentration der Essigsäure ist 0,1 M. Die Berechnung erfordert einige Schritte, einschließlich der Aufstellung und Lösung einer quadratischen Gleichung.


Interaktive Aufgaben


Quiz: Teste Dein Wissen

Was gibt der pH-Wert an? (Die Säure- oder Basenstärke einer Lösung) (!Die Anzahl der gelösten Partikel in einer Lösung) (!Die Temperatur einer Lösung) (!Die Farbe einer Lösung)

Welcher pH-Wert gilt als neutral? (7) (!0) (!14) (!6)

Was ist eine starke Säure? (Eine Säure, die vollständig in ihre Ionen dissoziiert) (!Eine Säure, die nur teilweise dissoziiert) (!Eine Säure mit hohem pH-Wert) (!Eine Säure, die Licht absorbiert)

Was bedeutet die Dissoziationskonstante K_a für eine Säure? (Sie gibt die Stärke der Säure an) (!Sie gibt die Konzentration der Säure an) (!Sie gibt den pH-Wert der Säure an) (!Sie gibt die Temperatur der Säure an)

Welcher der folgenden Werte ist für starke Basen typisch? (Über 7) (!Unter 7) (!Genau 7) (!0)





Memory

pH-Wert Säure- oder Basenstärke
K_a Dissoziationskonstante
HCl Starke Säure
CH3COOH Schwache Säure
Neutral pH 7





Kreuzworträtsel

Logarithmus Was ist der pH-Wert der negative dekadische von?
Autoprotolyse Der Selbstionisationsprozess des Wassers heißt?
Neutral Ein pH-Wert von 7 gilt als?
Essigsäure Ein Beispiel für eine schwache Säure?
Hydroxidion Was nimmt eine Base auf?




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Lückentext

Vervollständige den Text.

Der pH-Wert gibt die

einer Lösung an und liegt zwischen

und

. Eine Lösung mit einem pH-Wert unter

ist sauer, während ein pH-Wert über

eine basische Lösung anzeigt.



Offene Aufgaben

Leicht

  1. Experiment: Miss den pH-Wert verschiedener Haushaltsflüssigkeiten und ordne sie als sauer, basisch oder neutral ein.
  2. Recherche: Finde Beispiele für starke und schwache Säuren und Basen im Alltag.

Standard

  1. Analyse: Untersuche, wie sich die Zugabe einer Base auf den pH-Wert einer sauren Lösung auswirkt.
  2. Kreatives Schreiben: Verfasse einen kurzen Text, der erklärt, warum der pH-Wert für lebende Organismen wichtig ist.

Schwer

  1. Projekt: Erstelle ein Experiment, in dem du die Pufferkapazität verschiedener Lösungen testest.
  2. Forschung: Untersuche die Rolle von Säure-Base-Gleichgewichten in biologischen Systemen.




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Lernkontrolle

  1. Analyse: Erkläre, wie die Dissoziationskonstante einer Säure ihren pH-Wert beeinflusst.
  2. Verständnis: Beschreibe den Unterschied zwischen der Wirkung einer starken Säure und einer schwachen Säure in einer wässrigen Lösung.
  3. Anwendung: Berechne den pH-Wert einer Lösung, die 0,001 M Salzsäure enthält.
  4. Synthese: Entwickle ein Schema, um zu zeigen, wie Säure-Base-Reaktionen in der Umwelt ablaufen können.
  5. Evaluation: Diskutiere, wie pH-Änderungen in einem See das Ökosystem beeinflussen können.



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