pH-Wert Berechnungen

Wissenschaft Chemie
#1

Hallo Chemiker,

helft mir mal bitte, pH-Wert Berechnungen sind wohl doch schon etwas zu lange her.

Problemstellung: wieviel NaOH müßte in ein Becken von 42m³ Inhalt gegeben werden, um den pH-Wert um 0,1 zu erhöhen.

Ansatz, um z.B. von 7,0 auf 7,1 zu kommen: pH 7,1 = pOH 6,9; 10^6,9 = 1,259x10^-7

daraus folgt: 1,259x10^-7 Mol/l x 40 g/Mol x 42.000 l = 211 mg

Nun ja, für mich nicht ganz plausibel, daß man nur 211 mg NaOH braucht, um den pH-Wert eines Beckens mit 42m³ um 0,1 zu erhöhen.

Wo liegt der Denkfehler?

Gruß, Steff

#2

Hallo,

Problemstellung: wieviel NaOH müßte in ein Becken von 42m³
Inhalt gegeben werden, um den pH-Wert um 0,1 zu erhöhen.
daraus folgt: 1,259x10^-7 Mol/l x 40 g/Mol x 42.000 l = 211 mg

Nun ja, für mich nicht ganz plausibel, daß man nur 211 mg NaOH
braucht, um den pH-Wert eines Beckens mit 42m³ um 0,1 zu
erhöhen.

zu diesem, auf den ersten Blick erstaunlichen Ergebnis, komme ich auch.
Aber du musst die exponentielle Abhängigkeit beachten, d.h. dass der pH-Wert nicht linear mit der Masse an NaOH steigt.
Um z.B. auf einen pH-Wert von 8,1 zu kommen bräuchtest du nicht 240mg NaOH, sondern 2,11g.

Gruß
Pontius

#3

Hallo Pontius,

ich bin in der Tat etwas erstaunt, daß das Ergebnis richtig sein soll. Aber ich nehm’s einfach mal so hin.

Danke für Deine Antwort und schönen Abend, Steff

#4

Hallo Pontius,

die Rechnung kann doch nicht stimmen. pH 7,0 bzw. pOH 7,0 hat von Haus aus eine OH-Ionen-Konzentration von 1x10^-7 Mol/l, was 168,0 mg NaOH entspricht:
1,0x10^-7 Mol/l x 40 g/Mol x 42.000 l = 168,0 mg.

Da diese jedoch gar nicht drin sind müßte man sie eigentlich subtrahieren, um die NaOH-Zugabe zu berechnen, oder irre ich mich?

Die Problemstellung: Gegeben ist ein Becken mit 42m³ Wasser. Zu Berechnen ist die Menge an NaOH, um den pH-Wert um 0,1 zu erhöhen.

  1. von pH 7,0 auf 7,1: pH 7,1 = pOH 6,9; c(OH’) = 10^-6,9 = 1,259x10^-7 Mol/l
    => (1,259x10^-7 - 1,000x10^-7) Mol/l x 40 g/Mol x 42.000 l = 43,5 mg NaOH-Zugabe

  2. von pH 7,1 auf 7,2: pH 7,2 = pOH 6,8; c(OH’) = 10^-6,8 = 1,585x10^-7 Mol/l
    => (1,585x10^-7 - 1,259x10^-7) Mol/l x 40 g/Mol x 42.000 l = 54,8 mg NaOH-Zugabe

  3. von pH 7,2 auf 7,3: pH 7,3 = pOH 6,7; c(OH’) = 10^-6,7 = 1,995x10^-7 Mol/l
    => (1,995x10^-7 - 1,585x10^-7) Mol/l x 40 g/Mol x 42.000 l = 68,9 mg NaOH-Zugabe

  4. von pH 7,3 auf 7,4: pH 7,4 = pOH 6,6; c(OH’) = 10^-6,6 = 2,512x10^-7 Mol/l
    => (2,512x10^-7 - 1,995x10^-7) Mol/l x 40 g/Mol x 42.000 l = 86,8 mg NaOH-Zugabe

usw.

Ob’s so jetzt stimmt? Oder hab ich einen Denkfehler drin?

Nun ja, es ist leider etwas länger her, daß ich in diesen Dingen fit war :frowning:

Gruß, Steff

#5

Hallo Steff,

die Rechnung kann doch nicht stimmen.

du hast Recht, denn bei solch kleinen Mengen NaOH, die für pH-Wert-Änderungen von z.B. 0,1 erforderlich sind, müssten auch die OH(-)-Ionen (bzw. H(+)-Ionen bei einer Säure) berücksichtigt werden, die vom reinen Wasser kommen.
Weil ich aber angenommen hatte, dass du wegen der geringen und nicht der großen Menge so erstaunt warst und es keine Hausaufgabe zu sein schien, hatte ich vorausgesetzt, es ginge dir nur um die Größenordung, also z.B. „mg“ oder „kg“ und nicht um einige 100mg oder weniger und habe deshalb meine Rechnung etwas vereinfacht.
Das wäre aber tatsächlich nur zulässig bei größeren pH-Wert-Änderungen, d.h. wesentlich höheren Base-/Säuremengen, bei denen die OH(-) bzw. H(+)-Ionenkonzentration des reinen Wassers von
1*10^-7 mol/l aufgrund der Größenordnung vernachlässigbar wäre.

Gruß
Pontius

#6

Hallo Pontius,

Du hast völlig Recht, ich war erstmal über die geringe Menge erstaunt. Und so führte ich es erstmal darauf zurück, daß ich wohl schon zu lange draußen bin aus diesen Berechnungen. Bei den weiteren Überlegungen wird’s nun sogar noch weniger. Daß es sich um keine Hausaufgabe handelt ist ebenfalls richtig, es ist ein Beispiel aus der Praxis. Die 42m³ müssen relativ konstant zwischen pH 7,0 und pH 7,4 gehalten werden und die dafür im Handel erhältlichen Zusätze sind ziemlich kostspielig. Somit stellte sich mir die Frage, von was wir denn da überhaupt reden und stelle verwundert fest, daß es bloß um ein paar Milligramm geht. Na, das wird ja wohl hinzubringen sein! An die tatsächliche Menge werde ich mich langsam ran tasten, aber vorab brauche ich wenigstens mal einen Anhaltspunkt. Und den habe ich nun, Dank Deiner Nachrechnung.

Interessant, wie schnell die Dinge in Vergessenheit geraten, kaum daß man sie mal ein paar Jahre nicht braucht. Aber es rentiert sich, die Kenntnisse wieder aufzufrischen.

Dir einweilen einen herzlichen Dank für die konstruktive Unterstützung

Steff

#7

Moin,

und stelle verwundert fest, daß es
bloß um ein paar Milligramm geht.

vorsicht, bei Deinen Betrachtungen rechnest Du mit einem ungepufferten System! http://de.wikipedia.org/wiki/Puffer_(Chemie)
Aber solche Systeme sind sehr instabil und werden ungern genommen.
Systeme die den pH-Wert stabil halten arbeiten aber fast immer mit pH-Puffern. Dann sind die Mengen an Säuren/Laugen zur pH-Einstellung deutlich größer.

Gandalf

#8

Hallo Gandalf,

Dein Hinweis auf das instabile System ist völlig richtig! Es muß also noch eine Pufferung her. Vermutlich auf der Basis eines Hydrogencarbonats oder Dihydrogenphosphats. Vielleicht auch aus einer Mischung aus beidem, da werde ich wohl noch ein bissl herum experimentieren müssen und Menschen fragen, die schon Erfahrungen damit haben.

Es wird ein bissl dauern, in diese Thematik reinzuwachsen, aber dann weiß ich auch sehr genau was ich tue und bin nicht darauf angewiesen, irgendwelche teuren Substanzen ins Becken zu kippen. ‚Blackbox‘ hab ich nicht so gern, füge ich mit einem Schmunzeln hinzu, ich weiß gern was ich mache.

Im Moment macht’s sogar richtig Spaß, die chemischen Kenntnisse wieder aufzufrischen! pH-Wert Berechnungen sind 30 Jahre her und nicht mehr so ganz präsent.

Und eine gscheite Chemikalienhandlung muß ich wieder ausfindig machen; mal schaun, ob’s Riedl-de-Haën noch gibt, Merck will ich auch nach 30 Jahren nicht.

Schönen Sonntag und danke für den Hinweis

Steff

#9

Moin,

Es
muß also noch eine Pufferung her. Vermutlich auf der Basis
eines Hydrogencarbonats oder Dihydrogenphosphats.

von Phosphat würde ich die Finger lassen, es sei denn, Du möchtest in diesem Becken Algen züchten.
Stichwort Düngung.

Gandalf

#10

Hallo Gandalf,

das Thema Algen ist von Haus aus ein Thema, da muß ich mich noch schlau machen, was es denn so für Algicide gibt. Aber Du hast Recht, vom Phosphat sollte ich die Finger lassen. Um so weniger Algicide werden benötigt.

Neben einem Algicid muß ich auch ein Flockungsmittel suchen, das gelegentlich mal rein sollte, um die Filterung zu verbessern. Keine Ahnung, was es da so gibt.

Nun ja, noch ist alles neu und ich muß mich da erst reinarbeiten. Aber andere haben es auch geschafft, ohne diese ganzen kostspieligen Zusätze auszukommen. Man muß halt die entsprechenden Chemikalien ausfindig machen und sich an die Dosierung ran tasten.

Danke für die Phosphat-Warnung und guten Start in die Woche

Steff