Anorganische Chemie für...

Anorganische Chemiefür Biologen

Nadja Giesbrecht

AK Prof. Dr. Thomas BeinRaum: E3.005Tel: 089/[email protected]

Inhalte

• Stöchiometrie – chemisches Rechnen

• Chemisches Gleichgewicht – Massenwirkungsgesetz

• Säure-Base-Theorie

• Komplexchemie

• Redox-Theorie

• Löslichkeitsgleichgewichte

• Anionen-Kationen-Nachweise

Seminar Anorganische Chemie für Biologen 2

Technische Anwendungen: Bleiakku

Aufbau: 2 Bleielektroden in verdünnter Schwefelsäure. Es bildet sich ein Überzug aus PbSO4.

Ladevorgang:

Anode: PbSO4 + 6 H2O PbO2 + H3O+ + SO42- + 2 e-

Kathode: PbSO4 + 2 e- Pb + SO42-


Technische Anwendungen: Bleiakku

Entladevorgang:

Kathode: Pb + SO42- PbSO4 + 2 e-

Anode: PbO2 + H3O+ + SO42- + 2 e- PbSO4 + 6 H2O


Technische Anwendungen: Aluminium

Schmelzflusselektrolyse von Al2O3:

Anode: 3 O2- + 2 C CO + CO2 + 6 e-

Kathode: Al3+ + 3 e- Al


LiC6 6 C + Li+ + e- CoO2 + Li+ + e- LiCoO2

Technische Anwendungen: Li-Ionen-Akku


Technische Anwendungen: Brennstoffzelle


H2 2 H+ + 2 e- O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O

EMK: +1,23 V

Inhalte

• Stöchiometrie – chemisches Rechnen

• Chemisches Gleichgewicht – Massenwirkungsgesetz

• Säure-Base-Theorie

• Komplexchemie

• Redox-Theorie

• Löslichkeitsgleichgewichte

• Anionen-Kationen-Nachweise


Löslichkeit


Die Löslichkeit eines Stoffes in einem Lösungsmittel hängt von vielen Faktoren ab:

• Lösungsenthalpie und Temperatur

• Salinität (Konzentration bereits gelöster Stoffe)

• Lösungsmittel (Polarität)

• Druck δ-

δ+

Benzen (unpolar) Wasser (polar)

Löslichkeit

Definition von Löslichkeiten nach Europäischem Arzneibuch:


Löslichkeitsprodukt

Das Lösen einer Substanz in einem Lösungsmittel ist eine Gleich-gewichtsreaktion:

Für eine Ionenverbindung:

A+B-(s) A+(aq) + B-(aq)

Feststoff gelöste Ionen

Angabe des Aggregatszustands in Reaktions-

gleichungen:

(s): solid Feststoff

(l): liquid Flüssigkeit

(g): Gas

(aq): aquatisiert, d.h. in Wasser gelöst



Am+xB

n-y(s) x Am+(aq) + y Bn-(aq)

Feststoff gelöste Ionen

Anwendung des Massenwirkungsgesetzes:

𝐾 =𝑐 Am+ 𝑥 × 𝑐 Bn− 𝑦

𝑐(AxBy)

Solange im GGW immer noch ungelöster Feststoff vorliegt, istc(AxBy) konstant und kann in die GGW-Konstante integriertwerden:

𝐾𝐿 = 𝑐 Am+ 𝑥 × 𝑐 Bn− 𝑦

KL ist das Löslichkeitsprodukt des Feststoffs.




Stoff KL Stoff KL

AgCl 2⋅10−10 mol2/L2 PbS 9 ⋅10−29 mol2/L2

AgBr 5⋅10−13 mol2/L2 Ag2S 6⋅10−50 mol3/L3

AgI 8⋅10−17 mol2/L2 HgS 2⋅10−53 mol2/L2

PbCl2 2⋅10−5 mol3/L3 CaCO3 (Kalkstein) 3⋅10−9 mol2/L2

CaSO4 (Gips) 2⋅10−5 mol2/L2

BaSO4 1⋅10−9 mol2/L2

PbSO4 1⋅10−8 mol2/L2

Übung


Wie hoch ist die Konzentration der Silberionen in einergesättigten AgCl-Lösung (KL = 1,7 * 10-10 mol2/L2)?

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)𝐾𝐿 = 𝑐 Ag+(aq) × 𝑐 Cl−(aq)

Wenn keine andere Substanz gelöst ist, gilt:𝑐 Ag+(aq) = 𝑐 Cl−(aq)

𝐾𝐿 = 𝑐 Ag+ aq2

𝑐 Ag+ aq = 𝐾𝐿 = 1,7 × 10−10mol2

L2= 1,3 × 10−5

mol

L

Übung


Wie ändert sich die Konzentration der Silberionen, wenn in 1 L dieser Lösung zusätzlich 0,1 mol NaCl gelöst wird?

𝐾𝐿 = 𝑐 Ag+(aq) × 𝑐 Cl−(aq)

𝑐 Cl−(aq) = 𝑐AgCl Cl−(aq) + 𝑐NaCl Cl

−(aq)

𝑐 Cl−(aq) ≈ 𝑐NaCl Cl−(aq)

𝑐 Ag+ aq =𝐾𝐿

𝑐NaCl Cl−(aq)

=1,7 × 10−10

mol2

L2

0,1molL

=

= 1,7 × 10−9mol

L

Schwarz-Weiß-Fotographie


1. Das Filmmaterial ist mit einer Emulsion beschichtet, die winzige AgBr-Kristalle enthält.

2. Beim Belichten läuft diese Reaktion ab. Es bilden sichunsichtbar kleine Silberkeime, das sog. Latentbild.

2 AgBr 2 Ag + Br2

3. Entwickeln: Mehr Silber wird durch ein organischesReduktionsmittel (Hydrochinon) reduziert, die Silberkeimewachsen und dunkeln die belichteten Stellen ab Negativ.

+ 2 Ag+ + 2 OH- + 2 Ag + 2 H2O

4. Fixieren: Überschüssiges AgBr wird durch Komplexbildungmit Thiosulfat in Lösung überführt und weggewaschen:

AgBr(s) + 2 S2O32-(aq) [Ag(S2O3)2]3-(aq) + Br-(aq)

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