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29. April 2019
Themen des heutigen Seminars
1) Zusammenfassung des letzten Seminars
2) Besprechung der Hausaufgaben
3) Theorie
4) Übungsaufgaben
2Moritz Helmstädter
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Themen des heutigen Seminars
1) Zusammenfassung des letzten Seminars
2) Besprechung der Hausaufgaben
3) Theorie
4) Übungsaufgaben
3Moritz Helmstädter
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1) Zusammenfassung des letzten Seminars
Allgemeine Definitionen
Molare Masse 𝑀 =𝑚
𝑛
Stoffmengenkonzentration 𝑐 =𝑛
𝑉
Massenkonzentration 𝛽 =𝑚
𝑉
4
𝑚 = 𝑐 ∙ 𝑉 ∙ 𝑀
𝛽 = 𝑐 ∙ 𝑀
Moritz Helmstädter
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1) Zusammenfassung des letzten Seminars
Chemisches Gleichgewicht - Der „Apfelkrieg“ (Opa vs. Enkel)
Dickerson, R.; Geis, V.: Chemie - eine lebendige und anschauliche Einführung, Verlag Chemie, Basel 1983.
5
c = Konzentration der Äpfel im
jeweiligen Garten
k = Geschwindigkeit, die Äpfel
vom Boden aufzuheben
(konstant)
v = Geschwindigkeit, Äpfel
über den Zaun zu befördern
= k · c
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1) Zusammenfassung des letzten Seminars
Massenwirkungsgesetz
Definition:
Eine chemische Reaktion befindet sich im Gleichgewichtszustand, wenn der Quotient aus dem
Produkt der Konzentrationen der Reaktionsprodukte und dem Produkt der Konzentrationen der
Edukte bei gegebener Temperatur und Druck einen konstanten Wert erreicht.
Wichtig:
Die Koeffizienten der Produkte und Edukte in der Reaktionsgleichung gehen im
Massenwirkungsgesetz in den Exponenten über!
𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 ⇌ 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷
𝐾 =𝑐𝑐(𝐶) ∙ 𝑐𝑑(𝐷)
𝑐𝑎(𝐴) ∙ 𝑐𝑏(𝐵)𝑜𝑑𝑒𝑟 𝐾 =
𝐶 𝑐 ∙ 𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 ∙ 𝐵 𝑏
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1) Zusammenfassung des letzten Seminars
Was passiert, wenn ein schwerlösliches Salz in Wasser gelöst wird?
Beispiel: Lösen von Silberchromat in Wasser („Elektrolytische Dissoziation“)
𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4(𝑠) ⇌ 𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4(𝑎𝑞) ⇌ 2 𝐴𝑔 (𝑎𝑞)+ + 𝐶𝑟𝑂4
2−(𝑎𝑞)
7
𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4(𝑠)
𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4(𝑎𝑞)
2 𝐴𝑔 (𝑎𝑞)+ + 𝐶𝑟𝑂4
2−(𝑎𝑞)
⇌⇌
Gesättigte Lösung
Index aq für Wasser
(lat. aqua)
Bodenkörper
Index s für solid bzw.
f für fest
→ Die Lösung eines Salzes AxBy
ist gesättigt, wenn beide GGW-
Reaktionen im GGW sind.
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1) Zusammenfassung des letzten Seminars
Das Löslichkeitsprodukt
𝐴𝑥𝐵𝑦(𝑠) ⇌ 𝑥 𝐴 𝑎𝑞𝑦+
+ 𝑦 𝐵 𝑎𝑞𝑥−
𝐾𝐿 = 𝐴𝑦+ 𝑥 · 𝐵𝑥− 𝑦
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1) Zusammenfassung des letzten Seminars
Allgemein
Die molare Löslichkeit eines Salzes AxBy ist:
𝐿 𝐴𝑥𝐵𝑦=
𝑥+𝑦 𝐾𝐿𝑥𝑥 ∙ 𝑦𝑦
.
Der Begriff Sättigungskonzentration ist ein Synonym für die molare Löslichkeit. Sie gibt die
Konzentration eines schwerlöslichen Salzes in gesättigter Lösung an.
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Themen des heutigen Seminars
1) Zusammenfassung des letzten Seminars
2) Besprechung der Hausaufgaben
3) Theorie
4) Übungsaufgaben
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2) Besprechung der Hausaufgaben
Aufgabe 1:
Die Löslichkeit von Silberchlorid in reinem Wasser beträgt bei Raumtemperatur 2,0 mg/L.
Berechnen Sie das Löslichkeitsprodukt von Silberchlorid!
[M(AgCl) = 143,4 g/mol]
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2) Besprechung der Hausaufgaben
Aufgabe 2:
Berechnen Sie das Löslichkeitsprodukt eines schwer löslichen Salzes vom Typ A3B mit der
Sättigungskonzentration des Salzes c(A3B) = 10-6 mol/L!
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2) Besprechung der Hausaufgaben
Aufgabe 3:
Mit wie viel mL Wasser dürfen 150 mg eines Calciumoxalat-Niederschlags maximal gewaschen
werden, wenn sich nicht mehr als 0,2% (Massenprozent) des Niederschlags lösen sollen?
[KL(CaC2O4) = 1,8 · 10-9 mol²/L², M(CaC2O4)= 128 g/mol]
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2) Besprechung der Hausaufgaben
Aufgabe 4:
Wie viel Gramm Silberphosphat lösen sich in 200 mL Wasser?
Leiten Sie hierbei zunächst den Formelausdruck der molaren Löslichkeit von Silberphosphat
über den Einsatz der stöchiometrischen Verhältnisse her!
[KL(Ag3PO4) = 1,8 · 10-18 (mol/L)4, M(Ag3PO4) = 418,58 g/mol]
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2) Besprechung der Hausaufgaben
Aufgabe 5:
In einem geschlossenen 1 Liter-Gefäß reagieren Iod und Wasserstoff beim Erhitzen zu
Iodwasserstoff. Nach einiger Zeit stellt sich ein Gleichgewicht ein. Geben Sie die
Stoffmengenkonzentrationen von Wasserstoff und Iod nach der Gleichgewichtseinstellung an
und nehmen Sie hierzu an, dass Iodwasserstoff im Gleichgewicht in einer
Stoffmengenkonzentration von 0,65 mol/L vorliegt.
[K = 54,5]
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2) Besprechung der Hausaufgaben
3) Theorie
4) Übungsaufgaben
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3) Theorie
Ionenprodukt und Fällungsreaktionen:
Das Löslichkeitsprodukt
𝐴𝑥𝐵𝑦(𝑠) ⇌ 𝑥 𝐴 𝑎𝑞𝑦+
+ 𝑦 𝐵 𝑎𝑞𝑥−
𝐾𝐿 = 𝐴𝑦+ 𝑥 · 𝐵𝑥− 𝑦
gilt nur für gesättigte Lösungen!
Wie sieht das für ungesättigte Lösungen aus?
• KL kann keine Aussage zur aktuellen Ionenkonzentration in Lösung treffen!
• Eine neue Größe wird benötigt!
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3) Theorie
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Das Ionenprodukt
Das Ionenprodukt IP gibt das Produkt der aktuellen Konzentrationen der Ionen an, die sich in
Lösung befinden.
Beispiel:
𝐶𝑢 𝑂𝐻 2 𝑠 ⇌ 𝐶𝑢 𝑎𝑞2+ + 2 𝑂𝐻 𝑎𝑞
−
gesättigte Lsg. ungesättigte Lsg.
𝐾𝐿 = 𝐶𝑢2+ 𝑂𝐻− 2 𝐼𝑃 = 𝐶𝑢2+ 𝑂𝐻− 2
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3) Theorie
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Wie hängen IP und KL zusammen?
Unterscheidung zwischen drei Fällen:
1. IP < KL: Lösung ist nicht gesättigt, keine Niederschlagsbildung, Salz ist vollständig gelöst
2. IP = KL: Lösung ist gesättigt, keine Niederschlagsbildung, Salz ist vollständig gelöst, bei
weiterer Zugabe jedoch, wird das Löslichkeitsprodukt überschritten und es bildet sich ein
Niederschlag (Bodensatz)!
3. IP > KL: Lösung ist übersättigt, es kommt zur Niederschlagsbildung. Es fällt so viel Salz
aus, bis das Ionenprodukt den Wert von KL erreicht und sich das GGW zwischen gelöstem
und ungelöstem, sowie zwischen dissoziiertem und nicht dissoziiertem Salz einstellt.
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3) Theorie
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𝐶𝑢 𝑂𝐻 2 𝑠 ⇌ 𝐶𝑢 𝑎𝑞2+ + 2 𝑂𝐻 𝑎𝑞
−
https://www.youtube.com/watch?v=fY4nQbL9roU
𝐶𝑢 𝑂𝐻 2 𝑠 ⇌ 𝐶𝑢 𝑎𝑞2+ + 2 𝑂𝐻 𝑎𝑞
−
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3) Theorie
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Achtung!
Negative Potenzen!
Bsp.: IP = 10-16 (mol/L)2 KL = 10-20 (mol/L)2
Kommt es zur Niederschlagsbildung?
IP > KL Niederschlag!
Anwendung des Ionenprodukts:
Hydroxid- und Sulfidfällungen: pH-abhängige Gleichgewichte, KL-Wert wird durch Änderung
des pH-Werts überschritten (Stoff der Abschlussklausur)
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3) Theorie
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Zusammenfassung: Ionenprodukt
• Das Ionenprodukt ist das Produkt der aktuellen Konzentrationen der Ionen, die sich in
Lösung befinden (unter Berücksichtigung der stöchiometrischen Koeffizienten).
• Das Löslichkeitsprodukt ist ein Spezialfall des Ionenprodukts und gilt für gesättigte
Lösungen!
• Durch Vergleich der beiden Größen kann eine Aussage über die Sättigung der Lösung
getroffen werden!
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3) Theorie
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Ionenprodukt: Beispielaufgabe
2,53 g NaF werden in Wasser gelöst und zu einem Endvolumen von 50,0 mL mit Wasser
ergänzt. Diese Lösung wird mit 37,0 mL einer Calcium-Ionen enthaltenden Lösung c(Ca2+) =
0,75 mol/L gemischt. Wird aus diesem Gemisch ein CaF2-Niederschlag ausfallen?
[M(NaF) = 41,988 g/mol; KL(CaF2) = 3,9 · 10-11 (mol/L)3]
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Themen des heutigen Seminars
1) Zusammenfassung des letzten Seminars
2) Besprechung der Hausaufgaben
3) Theorie
4) Übungsaufgaben
(Lösungswege werden nur im Seminar vorgetragen und sind im Handout nicht vorhanden)
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4) Übungsaufgaben
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Aufgabe 1:
a) Zeigen Sie, dass es zur Fällung von Silberbromid kommt, wenn 500 mL einer
Natriumbromid-Lösung der Konzentration 100 μmol/mL mit 1,5 L einer 1 μM Lösung von
Silbernitrat gemischt werden!
b) Löst sich der Niederschlag wieder auf, wenn die Mischung durch Zugabe von 48 L Wasser
verdünnt wird?
[KL(AgBr) = 6,3 · 10-13 (mol/L)2]
Lösung:
a) IP(AgBr) > KL(AgBr) Es kommt zur Niederschlagsbildung!
b) IP(AgBr) > KL(AgBr) Niederschlag löst sich nicht wieder auf!
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4) Übungsaufgaben
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Aufgabe 2: (bearbeitet nach SS16)
Sowohl Blei als auch Silber bilden schwer lösliche Iodide. Sie mischen unter Vernachlässigung
der Volumenkontraktion eine Blei(II)nitrat-Lösung mit einer Silbernitrat-Lösung und einer
Natriumiodidlösung, sodass im Becherglas eine Iodidkonzentration von 0,0003 mol/L resultiert.
Dabei fällt Silberiodid aus und Blei bleibt in Lösung. Ab welchem Verhältnis Blei:Silber beginnt
auch der zweite Niederschlag auszufallen?
[pKL(Blei(II)iodid) = 8,07; pKL(Silberiodid) = 16,07]
Lösung: 3,3 ∙ 1011 : 1
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4) Übungsaufgaben
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Aufgabe 3:
Welche Masse zu 15% verunreinigten Kaliumpermanganats müssen Sie zu 180 mL einer
alkalischen Kaliumazidlösung (ρ = 1,09 g/mL) mit der Konzentration 80 g/L geben, um das
enthaltene Azid vollständig in elementaren Stickstoff zu überführen?
[M(KMnO4) = 158 g/mol; M(KN3) = 81 g/mol]
Lösung: 11 g
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