Wie rechne ich Laktatkonzentration in pH um?

Wissenschaft Chemie
#1

Ich habe ein biologisches Experiment durchgeführt, bei dem meine Mikroorganismen in ein anaerobes Strömungsrohr geflossen sind und dort lakatat produziert haben, wodurch der pH wert sank. Das ganze fand in einem ungepufferten Medium statt.

Ich möchte jetzt den Die Laktatproduktion und die pH differenz in einem Diagramm darstelen, wobei das produzierte Laktat auch als pH dargestellt werden soll (was ja nix anderes ist als Protonenkonzentration). Da jetzt am Laktat nur eine Säuregruppe ist könnte ich ja davon ausgehen, dass die Anzahl der eingeführten H+ Ionen, der Laktatkonzentration entspricht. Aber so einfach geht es bestimmt nicht, und im Internet find ich auch keine Antworten.

Ich wäre an dieser Stelle sehr dankbar für chemikerfachwissen.

Vielen Dank!!

#2

allgemein gilt: laktat ist eine schwache säure, du kannst dich also in der graphischen auswertung deines experimentes auf allgemeine näherungsformeln zur berechnung des ph- wertes einer schwachen säure stützen, sehr hilfreich hierzu ist die seite chemgapedia:

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/8/b…

am ende der seite hast du die formel zur ph- berechnung sehr schön zusammengefasst.

#3

Also soweit ich weiss geht das schon so einfach mit dem Umrechnen einer Protonenkonzentration in den pH-Wert.
Und zwar:

Der pH-Wert ist definiert als der dekadische negative zehnerlogarithmus -> pH (Wert) = -lg c(H+)

Wenn du die Protonenkonzentration hast nimmst die einfach und bildest das Ergebnis.

Die Formel ist aber nur gültig, wenn das Laktat zu 100 % Dissoziiert, das heisst, dass alle Möglichen Protonen freigesetzt werden. Ist dies nicht der Fall solltest du die Protonen von Wasser in bestimmter Menge berücksichtigen. Bedingung hierfür ist wiederum, dass das alles in wässrigem Medium stattfand. Wenn dies nicht der Fall ist wirds kompliziert, weil man dann die Dissoziationskonstante von dem Medium, welches verwendet wurde berücksichtigen muss, da diese Substanz unter Umständen Protonen beisteuern kann und somit die Protonen vom Laktat aus dem Gleichgewicht drängt. Soviel zur Theorie.

Nachfolgend sind die Formeln für die Berechnung einer starken Säure, einer mittelstarken Säure und einer schwachen Säure dargestellt. Je nachdem wie „stark“ das Laktat ist muss die entsprechende Formel verwendet werden. Da ich die Formeln hier nicht korrekt darstellen kann hab ich ein Bildschirmfoto von meiner Formelsammlung gemacht. Beachte: Mit den Formeln werden die Protonenkonzentrationen berechnet, da diese im Gleichgewicht mit Medium und Laktat stehen. Anschließend wird der pH-Wert mit dem - lg c(H*) berechnet.

https://dl.dropbox.com/u/10063218/pH-Wert%20Berechnu…

Ich hoffe ich konnte dir damit Weiterhelfen.

MfG

#4

Ich möchte jetzt den Die Laktatproduktion und die pH differenz
in einem Diagramm darstelen, wobei das produzierte Laktat auch
als pH dargestellt werden soll (was ja nix anderes ist als
Protonenkonzentration). Da jetzt am Laktat nur eine
Säuregruppe ist könnte ich ja davon ausgehen, dass die Anzahl
der eingeführten H+ Ionen, der Laktatkonzentration entspricht.
Aber so einfach geht es bestimmt nicht, und im Internet find
ich auch keine Antworten.

Ich wäre an dieser Stelle sehr dankbar für chemikerfachwissen.

Vielen Dank!!

Hallo Namihut,

die H+Ionen-Konzentration muss tatsächlich nicht der Säurekonzentration entsprechen, denn dies ist nur bei sehr starken Säuren oder in sehr hoher Verdünnung der Fall. Wie stark deine Säure ist, findest du anhand des pK_S-Wertes heraus (das sind tabellierte Werte). Und wie man, je nach dem wie stark eine Säure ist, den pH-Wert berechnest, findest du z.B. in der Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/PH-Wert#Berechnung_des_…

Liebe Grüße,
Katrin

#5

Hallo
du musst dir im Prinzip nur im Klaren sein, was die Edukte deiner Reaktion waren. Also aus welchem Stoff sich Lactat und H+ gebildet haben. Wenn in dieser Gleichung das Verhältnis von Laktat und H+ gleich ist, dann ist auch die gebildete Stoffmenge gleich. Sollte das Lactat aus Pyruvat entstanden sein, ist das Verhältnis 1:1. Somit solltest du beide Parameter (pH und Lactatkonzentration) verbinden können.

#6

Hallo

Ich beantworte das mal mehr mit meinem Schulwissen fürchte ich, weshalb Du das ruhig mit gewisser Vorsicht annehmen solltest. Laktat scheint das Salz der Milchsäure zu sein mit C3H6O3, ja? Dafuer finde ich einen pK_s Wert (Säurekonstante) fuer 3.9 in Wikipedia, was heisst, dass es eine Mittelstarke Säure ist. Somit kannst du leider auch Naehrungsweise nicht davon ausgehen, dass hier alle Protonon in Loesung gegangen sind. Im Gegenteil…da wird recht wenig dissoziieren sofern Du nicht extrem kleine Konzentrationen hast. Welchen pH-Wert erreichst du denn?

Du kannst viel finden, wenn du also einfach nach „pH wert mittelstarke Säure“ suchst. Auch „Säurekonstante“ hilft sicher viel. Du kannst darueber dann tendenziell mit dem pH-wert und der Säurestärke die konzentration ausrechnen. Wenn ich nichts falsch gemacht habe bekommst du

[HA]_0 = [H+]^2 /K_s - [H+]

mit [H+]die protonenkonzentration, [HA]_0 der von Dir gesuchten Säurekonzentration und pK_s ist der negative dekadische log. von K_s
Das Problem so wie ich das sehe ist nur, dass es furchtbar ungenau ist. Grosse Aenderungen in der Konzentration machen recht wenig im pH-Wert.

Ich bin mir nicht sicher welche Möglichkeiten die moderne Wissenschaft sonst noch hat (ich bin halt doch mehr Physiker als Chemiker). Vielleicht kann man das mit Titrieren machen. Also eine starke Base (NaOH oder so) reintropfen bis deine Saeure komplett dissoziiert ist. Ein Problem ist, dass Teile der Säure ja nun doch schon vorher dissoziiert sind. Aber das ist normalerweise ein recht kleiner Fehler und kann evtl auch mit dem PH-Wert am anfang korrigiert werden.
also… du weisst anfangs wie viele H+ und damit auch wie viele Anionen du in der Loesung hast. Du titriest und solltest die konzentration der nichtdissoziierten Säure bekommen. Und dann addierst Du.
Ich glaube da sollte gehen.

#7

Hallo,

Milchsäure ist eine (moderat) starke Säure, pKa 3.90. Der Rest ergibt sich aus der Wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/PH-Wert#Schwache_S.C3.A…

Gruß,
Marcel

#8

pH ist die Konzentration von Protonen aber nur in eine wässriger Lösung. Sie haben der pH in Medium gemessen, was für eine? Haben die Mikroorg. nur Laktak produziert? Oder auch andere Moleküle?
Es fehlen leider viele Detail Infos
GUANCHE

#9

Hallo,

habe ich das richtig verstanden, dass über die gemessene pH-Wert-Absenkung die Protonen- bzw. Laktatkonzentration berechnet werden soll?

Wenn ja, dann siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/PH-Wert#Schwache_S.C3.A…

Da der Ks-Wert für Milchsäure bei 3,86 liegt, ist der Ansatz für sehr schwache Säuren zu verwenden.

Viel Erfolg.

#10

Hallo, leider kann ich Dir nicht helfen, da das nicht mein Fachgebiet ist. Versuche es doch mal bei einem Biologen.
Gruß Günter

#11

Hallo,

als schwache Säure ist Milchsäure natürlich nicht 100% dissoziiert! Daher die Laktatkonzentration nicht gleich der H+ Konzentration.
Wenn nur die Säure ( Kozentration in mol/kg) vorhanden ist, dann gilt:

pH = 0.5 * (pKs(Milchsäure) - log [Milchsäure])

Wenn (z.B. Na -) Laktat im Gleichgewicht vorhanden ist, gilt die Formel - allgemein für Puffer:

pH = pKs - log([Lac-]/[LacH])

unter dem Namen Henderson Hasselbach Gleichung bekannt.

Grüsse

TWillms

PS: habe wenig Zeit. pKs bitte selbst heraussuchen.

#12

Was die kleinen hergestellt haben ist also Milchsäure. Die ist wir man sagt mittel stark, also nicht vollständig dissoziert. Säuren werden nach ihrer Stärke geordnet und bekommen einen so genannten pKs Wert zugeordnet. Für Milchsäure beträgt der 3.90. Der Wert entspricht dem negativen dekadischen Logarithmus aus (c(A-)*C(H30+))/c(HA). Durch Einsetzen kann man die relevanten Konzentrationen abschätzen.