Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 
Stärke einer Säure bzw. Base (II)
 
Bearbeite folgende Aufgaben:
1. „Wenn die wässrige Lösung der Säure A einen niedrigeren pH-Wert hat als die Lösung der Säure B, dann ist die Säure A stärker als die Säure B." Dieser Satz ist nicht allgemeingültig. Markiere mit einem Farbstift die Stelle, wo für die Allgemeingültigkeit etwas ergänzt werden muss und formuliere diese Ergänzung:

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2. a) Ergänze die Reaktionsschemata und die Gleichungen für Ks und Kb:
HA + H2 ________ + ________     A- + H2 _______ + _______


Ks

__________________________

 Kb =

________________________
 
b) Zeige, dass Ks * Kb = 10-14 mol2/l2 ist. _________________________________________________________
3.




4.

Beschrifte das gesamte Balkendiagramm nach dem bei H vorgegebenen Beispiel (H3PO4) mit den passenden Säuren. Die dazugehörige Tabelle mit den pKs-Werten findest Du in einem Lehrbuch oder  im Datenblatt Säurekonstanten in Wasser bei 298 K

Ordne die 10 Säuren aus der Abbildung nach abnehmender Säurestärke.

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5. Kennzeichne durch eine vertikale Linie in der richtigen Höhe den nivellierenden Effekt des Wassers.
 
6. Bei welchen der 10 Säuren können in wässriger Lösung die Unterschiede der Säurestärken wegen des nivellierenden Effekts des Wassers nicht deutlich werden? Markiere die übertretenden Balkenteile im Bild mit Farbe.
 
7. Ziehe eine Vertikale bei pKs = 4,76 und kennzeichne den Bereich der schwachen Säuren mit einer anderen Farbe als bei Aufgabe 6. Um welchen Faktor unterscheiden sich die Ks-Werte, die den beiden Vertikalen von Aufgabe 5 und Aufgabe 7 entsprechen? (Hinweis: Bilde erst die Differenz der pKs-Werte.)

Faktor: ____________________________________

8. Entwickle die Strukturformel von a) Trimethylessigsäure, b) Trichloressigsäure und c) Oxalsäure. Die pKs-Werte betragen: pKs((CH3)3CCOOH) = 5,05, pKs(Cl3CCOOH) = 0,64 und pKs((COOH)2) = 3,41. Für Essigsäure beträgt der pKs-Wert 4,76 . Erkläre den Unterschied zur Essigsäure.


Lösungen:

1. „Wenn die wässrige Lösung der Säure A einen niedrigeren pH-Wert hat als die Lösung der Säure B, dann ist die Säure A stärker als die Säure B." Dieser Satz ist nicht allgemeingültig. Markiere mit einem Farbstift die Stelle, wo für die Allgemeingültigkeit etwas ergänzt werden muss und formuliere diese Ergänzung: ...die Lösung der Säure B mit gleicher Konzentration wie die Lösung der Säure A, dann...
 
2. a) Ergänze die Reaktionsschemata und die Gleichungen für Ks und Kb:
HA + H2   H3O+  +   A¯     A¯ + H2   HA  +  OH¯


Ks

 c(H3O+)  *  c(A¯)  / c(HA)

 Kb =

 c(HA)  *  c(OH¯)  /  c(A¯)
b) Zeige, dass Ks * Kb = 10-14 mol2/l2 ist.
Einsetzen und die Brüche kürzen, ergibt: c(H3O+)  * c(OH¯)  =  Kw
 
3. Beschrifte das gesamte Balkendiagramm nach dem bei H vorgegebenen Beispiel (H3PO4) mit den passenden Säuren. Die dazugehörige Tabelle mit den pKs-Werten findest Du in einem Lehrbuch oder  im Datenblatt Säurekonstanten in Wasser bei 298 K

A: CH3COOH       B: H3O+        C: HCl       D: H2S        E: H2SO3       F: H2CO3      G: H2SO4     H: H3PO4    I: HBr       J: (COOH)2
 

4. Ordne die 10 Säuren aus der Abbildung nach abnehmender Säurestärke.

I  >  G  ≈  C  >  B  >  H  ≈  W   >  J  >   A   >    F   >    D
 

5. Kennzeichne durch eine vertikale Linie in der richtigen Höhe den nivellierenden Effekt des Wassers.

Die Linie muss auf der Höhe von pKs = -1,32 eingezeichnet werden.<
 

6. Bei welchen der 10 Säuren können in wässriger Lösung die Unterschiede der Säurestärken wegen des nivellierenden Effekts des Wassers nicht deutlich werden?  Markiere die übertretenden Balkenteile im Bild mit Farbe.

Bei HCl(aq), H2SO4(aq) und HBr(aq) können die Unterschiede in der Säurestärke nicht deutlich werden.
 

7. Ziehe eine Vertikale bei pKs = 4,76 und kennzeichne den Bereich der schwachen Säuren mit einer anderen Farbe als bei Aufgabe 6. Um welchen Faktor unterscheiden sich die Ks-Werte, die den beiden Vertikalen von Aufgabe 5 und Aufgabe 7 entsprechen? (Hinweis: Bilde erst die Differenz der pKs-Werte.)

Der Faktor beträgt ca. 106 .
 

8. Entwickle die Strukturformel von a) Trimethylessigsäure, b) Trichloressigsäure und c) Oxalsäure.
Die pKs-Werte betragen: pKs((CH3)3CCOOH) = 5,05, pKs(Cl3CCOOH) = 0,64 und pKs((COOH)2) = 3,41. Für Essigsäure beträgt der pKs-Wert 4,76 . Erkläre den Unterschied zur Essigsäure.
Strukturformeln
  +I-Effekt bei Trimethylessigsäure -I-Effekt bei Trichloressigsäure WBB bei Hydrogenoxalat
Der +I-Effekt der drei Methylgruppen bei Trimethylessigsäure schwächt die Abspaltung des Protons, deswegen Erhöhung des pKs-Wertes. Den umgekehrten Effekt gibt es bei Trichloressigsäure, nur wesentlich ausgeprägter, weil der -I-Effekt der drei Chloratome viel stärker ist als der +I-Effekt der drei Methylgruppen. Die intramolekulare Stabilisierung über Wasserstoffbrückenbindung führt bei der Oxalsäure zu einer Senkung des pKs-Werts.
 
update am: 15.09.16                                                                                                                                                                               zurück        zur Hauptseite