Wie wir bereits bei der pH-Berechnun von starken Säuren gesehen haben, berechnet man den pH-Wert einer wässrigen Säure aus dem negativen dekadischen Logarithmus der Konzentration der Oxoniumionen. Allerdings muss man hierbei zwischen starken und schwachen Säuren unterscheiden.
Von schwachen Säuren spricht man, wenn die Säure nicht vollständig in deprotonierter Form vorliegt. Bei (sehr) schwachen Säuren liegt also ein geringer Dissoziationsgrad vor, in der Regel liegt die Säure mehrheitlich in ursprünglicher (d.h. protonierter) Form vor.
Da die schwache Säure nur teilweise ihre Protonen abgibt, entspricht die Konzentration der Oxonium-Ionen nicht der (Anfangs-) Konzentration der Säure.
Da eine schwache Säure nicht vollständig deprotolysiert, muss zur Berechnung des pH-Wertes (ähnlich wie beim Löslichkeitsprodukt) das Massenwirkungsgesetz für die Reaktion aufgestellt werden
Für diese Reaktion gilt folgender Ansatz des Massenwirkungsgesetz
Als nächstes werden (zur pH-Berechnung von schwachen Säuren) folgende Annahmen getroffen:
Damit lässt sich K folgendermassen vereinfach:
Zuletzt noch eine Vereinfachung:
Damit erhält man:
Formt man um, so erhält man:
Mit pH = – log c(H3O+) erhält man:
Beispiel:
Man hat 10-1 mol/L Essigsäure mit einem pKs-Wert von 4,75. Somit erhält man einen pH-Wert von: pH = 0.5(4,75 – (log 10-1)) = 2,875