Moritz Helmstädteruni-frankfurt.de/53490189/Stöchiometrie_Seminar_2.pdf1) Allgemeine Definitionen...

23. Oktober 2019

Stöchiometrie-Seminar 2

Moritz Helmstädter

Quellen: http://4.bp.blogspot.com/-m81hMh92l5Y/TzyB1x36e6I/AAAAAAAAANs/kD1pwWbio-M/s1600/tumblr_lsgvh9qjSz1qj4buio1_400.jpg

23. Oktober 2019

Allgemeines

Termine der kommenden Stöchiometrie – Tutorien (unter Vorbehalt):

Tutorium 2: 25.10. 18:00 – 20:00 Uhr N260/3.13

Tutorium 3: 29.10. 19:00 – 21:00 Uhr N260/3.13

Tutorium 4: 31.10. 19:00 – 210:00 Uhr N260/3.13

Keine Folien abfotografieren! Sie werden hochgeladen.

2

23. Oktober 2019

Zwischenklausur

• Mo, 04.11.2019, 10:00 – 12:00, OSZ H1/3/5

• In beiden Teilgebieten müssen mindestens 50% der max. erreichbaren Punktzahl erreicht

werden, um die Klausur zu bestehen (Ausnahme: siehe Homepage zum Praktikum)

Moritz Helmstädter 3

Teil 1

• Allgemeine Chemie (offene Fragen)

• Toxikologie (offen und MC)

Teil 2

• Stöchiometrie (4 offene Fragen)

23. Oktober 2019

Erlaubte Taschenrechnermodelle

Zugelassen für das erste Semester sind Modelle

• der TI-30 Serie

• der Casio FX-82/85/87/991-Reihe

• oder Vorgänger-Modelle davon,

die folgende Kriterien erfüllen:

nicht grafikfähig

nicht programmierbar

Für das zweite Semester sicher zugelassen:

• TI-30 Eco RS/X Pro Multiview/Xa

• Casio FX-991 DE/PLUS/X

4

https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/81Uph8B0jKL._SL1500_.jpg https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/91BAhBp-cSL._SL1500_.jpg https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/71yJsIHzNhL._SL1275_.jpg

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019

Motivation

• Stöchiometrie verknüpft Chemie mit (einfacher!) Mathematik

• mathematisch belegte Voraussagen können getroffen werden

(z.B. Voraussagen zur Löslichkeit eines Salzes)

• tieferes Verständnis des Trennungsgangs Praktikum

• großer Gewinn an Sicherheit

5

https://thumbs.dreamstime.com/z/konzept-von-chemie-periodensystem-des-elements-auf-wrfeln-31628229.jpg

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019

Themen der beiden Seminare vor der Zwischenklausur:

Reaktionsgleichgewichte in Elektrolytlösungen

(Verhalten von anorganischen Salzen im Lösungsmittel Wasser)

1) Allgemeine Definitionen

2) Chemisches Gleichgewicht

3) Massenwirkungsgesetz

4) Löslichkeitsprodukt

5) Molare Löslichkeit

Nächstes Seminar:

6) Ionenprodukt und Fällungsreaktionen

Allgemeiner Aufbau:

Seminar 2: viel Theorie, etwas Übung, Hausaufgaben

Seminar 4: Besprechung der Hausaufgaben, etwas Theorie, viel Übung

6Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019

Themen des heutigen Seminars









23. Oktober 2019


Stoffmenge

Formelzeichen: n

• Einheit: [mol] (lat. „moles“ für „gewaltiger Haufen“)

• Angabe einer Teilchenanzahl

• 1 mol = Stoffmenge eines Systems, das aus ebenso vielen

Einzelteilchen besteht, wie Atome in 12 g des Kohlenstoff-

nuklids 12C enthalten sind!

• 1 mol = 6,022 ∙ 1023 Teilchen

8

https://cdn.meme.am/cache/instances/folder265/64369265.jpg

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019


Stoffmenge

• Avogadro-Konstante NA:

𝑁𝐴 =𝑁

𝑛

• gibt an, wie viele Teilchen (N) in einem Mol enthalten sind

• 6,022 · 1023 ist Zahlenwert der Avogadroschen Konstanten NA (Einheit: [mol-1])

• Verwendung der Stoffmenge nicht auf Atome begrenzt!

• auch für Moleküle, Ionen, Elektronen, etc. gültig

Beispiel:

• 16 g Sauerstoffatome: O →

• 32 g Sauerstoffmoleküle O2 →

9

Divisor (lat. „der Teiler“)

Dividend (lat. „der zu Teilende“)

Quotient

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019


Molare Masse / Molekulargewicht

• Formelzeichen: M

𝑀 =𝑚

𝑛

• Quotient aus Masse (m) und Stoffmenge (n)

• Einheit: [g/mol]

Beispiel:

Die Masse von 0,5 mol Silber beträgt 53,93 g. Berechnen Sie das Molekulargewicht M!

Lösung: 107,86 g/mol


23. Oktober 2019


Stoffmengenkonzentration

• Formelzeichen: c

𝑐 =𝑛

𝑉

• Quotient aus Stoffmenge (n) und Volumen (V)

• Einheit: [mol/L]

• oft äquivalent verwendete Begriffe: Konzentration, Molarität, „molar“


23. Oktober 2019


Beziehung dieser Größen zueinander

𝑛 =𝑚

𝑀𝑛 = 𝑐 ∙ 𝑉

𝑚

𝑀= 𝑐 · 𝑉 | ∙ 𝑀

𝑚 = 𝑐 ∙ 𝑉 ∙ 𝑀


23. Oktober 2019


Beispiel:

Sie lösen 116 g Natriumchlorid in einem Liter Wasser. Geben Sie die Stoffmengenkonzentration

an! M(NaCl) = 58 g/mol

Lösung: 2 mol/L


23. Oktober 2019


Massenkonzentration

• Formelzeichen: β

𝛽 =𝑚

𝑉

• Quotient aus Masse (m) und Volumen (V)

• Einheit: [g/L]

• Achtung! Nicht mit der Stoffdichte ρ verwechseln, die dieselbe Einheit hat!

• Beispiel: 1 g NaCl in 100 mL Wasser hat die Massenkonzentration von 10 g/L.


23. Oktober 2019


Massenkonzentration

• Umrechnung auf die Stoffmengenkonzentration c:

𝛽 =𝑚

𝑉=

𝑛 ∙ 𝑀

𝑉= 𝑐 ∙ 𝑀

• bzw.

𝑐 =𝛽

𝑀


23. Oktober 2019


Vorsätze für Maßeinheiten: SI-Präfixe

• Internationales Einheitensystem SI (frz. Système international d‘unités)

16

Potenz Name Präfix Beispiel

10-15 femto f fs

10-12 piko p pm

10-9 nano n nm

10-6 mikro μ μmol

10-3 milli m mL

10-2 centi c cm

10-1 dezi d dL

1 kB = 1024 B = 210 B

Potenz Name Präfix Beispiel

100 - - -

101 deka da dam

102 hekto h hL

103 kilo k kg

106 Mega M Mg = t

109 Giga G GL

1012 Tera T TL

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019


Stöchiometrisches Verhältnis

• Korrektes Verhältnis der Edukte zu den Produkten in einer chemischen Reaktion

• Kann auch auf das Verhältnis der Edukte (bzw. Produkte) zueinander erweitert werden.

• Bsp:

𝐴𝑔𝐶𝑙 𝑠 ⇌ 𝐴𝑔+(𝑎𝑞)

+ 𝐶𝑙 𝑎𝑞−

𝑛(𝐴𝑔+)

𝑛(𝐶𝑙−)=

1

1= 1

Wenn: 𝑉 𝐴𝑔+ = 𝑉(𝐶𝑙−):

→ 𝑐 𝐴𝑔+ = 𝑐(𝐶𝑙−)


23. Oktober 2019



Aufgabe: Welches Verhältnis hat die Konzentration der Eisen(III)-Ionen zu Sulfid in

Eisen(III)sulfid?


23. Oktober 2019



Aufgabe: Welches Verhältnis hat die Konzentration der Eisen(III)-Ionen zu Sulfid in

Eisen(III)sulfid?

𝐹𝑒2𝑆3

𝑐 𝐹𝑒3+

𝑐(𝑆2−)=

2

3


23. Oktober 2019










23. Oktober 2019


Der „Apfelkrieg“ (Opa vs. Enkel)

nach: Dickerson, R.; Geis, V.: Chemie - eine lebendige und anschauliche Einführung, Verlag Chemie, Basel 1983.

21

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

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019

Chemisches Gleichgewicht


Anfangsbedingungen

• Alle Äpfel im Garten des Enkels → cO = 0

• Ziel: Alle Äpfel auf die Seite des Opas befördern → cE = 0

• Randbedingungen: kE konstant groß, kO konstant niedrig (kE > kO Λ kE, kO = const.)

Start

• Wurfgeschwindigkeit des Enkels vE sehr hoch, da Konzentration an Äpfel cE hoch

(→ kurze Wege) und Enkel schnell (kE)

• Wurfgeschwindigkeit des Opas vO niedrig, da Konzentration der Äpfel cO klein

(→ lange Wege) und Opa langsam (kO)

Nach kurzer Zeit

• Der Enkel muss längere Wege gehen, da cE abnimmt → vE nimmt ab

• Der Opa muss kürzere Wege gehen, da cO zunimmt → vO steigt an

22

𝑣 = 𝑘 · 𝑐

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019

Chemisches Gleichgewicht


Nach einiger Zeit

• Enkel wird es nie schaffen, alle Äpfel in den Garten des Opas zu bekommen, da es immer

Zeit braucht, die Äpfel aufzuheben!

→ dynamisches Gleichgewicht hat sich eingestellt

• Anzahl an Äpfeln auf jeder Seite bleibt konstant, auch wenn welche hin- oder hergeworfen

werden!

• Da kE > kO, ist das GGW auf

der Seite des Opas

(mehr Äpfel)

Opa Enkel


23. Oktober 2019



Es gilt:

𝑣𝑂 = 𝑣𝐸

𝑘𝑂 ∙ 𝑐𝑂 = 𝑘𝐸 ∙ 𝑐𝐸

𝑘𝑂

𝑘𝐸= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. ≔ 𝐾 =

𝑐𝐸

𝑐𝑂

K….Gleichgewichtskonstante

Im Falle des Apfelkriegs: 0 < K << 1

24

| ∙1

𝑘𝐸 ∙ 𝑐𝑂

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019


Übertragen auf chemische Reaktionen:

A (Edukte) ⇌ B (Produkte)

A B: Hinreaktion, B A: Rückreaktion

• Bsp.:

• Chemische Reaktion entspricht in unserem Bild Werfen von Äpfeln


23. Oktober 2019


Reaktionsgeschwindigkeit v

Ist die Änderung der Konzentration pro Zeiteinheit und wird definiert als:

𝑣 =𝑑𝑐

𝑑𝑡= 𝑐′

Für den speziellen Fall der Gleichgewichtsreaktion zwischen A und B ist die Reaktions-

geschwindigkeit abhängig von der Konzentration c (siehe Apfelkrieg) und der

Geschwindigkeitskonstanten k:

𝑣 = 𝑘 ∙ 𝑐


23. Oktober 2019










23. Oktober 2019

3) Massenwirkungsgesetz (MWG)

beschreibt das Konzentrationsverhältnis der Produkte zu den Edukten im Gleichgewichts-

zustand einer chemischen Reaktion

Dieser Wert ist für eine Reaktion charakteristisch!

Das MWG kann auf zwei verschiedene Arten hergeleitet werden:

a) auf Basis der Thermodynamik (Wärmelehre bei chemischen Reaktionen) oder

b) auf Basis der Kinetik (zeitlicher Ablauf chemischer Reaktionen).


23. Oktober 2019


Kinetische Herleitung des MWG

• beruht auf der kinetischen Gastheorie (führt Ablauf chemischer Reaktionen auf

Bewegungsenergie = kinetische Energie zurück)

• Zwischen Molekülen, die sich in ständiger Bewegung befinden, kommt es ständig zu

Zusammenstößen, die bei ausreichend hoher kinetischer Energie zur Reaktion führt:

𝐴 + 𝐵 ⇌ 𝐶 + 𝐷

• Nach Beginn einer chemischen Reaktion ist Geschwindigkeit der Hinreaktion (vhin) sehr viel

größer als die der Rückreaktion (vrück)

• Für vhin gilt:

𝑣ℎ𝑖𝑛 = 𝑘ℎ𝑖𝑛 ∙ 𝑐(𝐴) ∙ 𝑐(𝐵)

• Für vrück gilt:

𝑣𝑟ü𝑐𝑘 = 𝑘𝑟ü𝑐𝑘 ∙ 𝑐(𝐶) ∙ 𝑐(𝐷)


23. Oktober 2019


Kinetische Herleitung des MWG

• Wenn die Reaktion den Gleichgewichtszustand erreicht hat, gilt:

𝑣ℎ𝑖𝑛 = 𝑣𝑟ü𝑐𝑘

𝑘ℎ𝑖𝑛 ∙ 𝑐(𝐴) ∙ 𝑐(𝐵) = 𝑘𝑟ü𝑐𝑘 ∙ 𝑐(𝐶) ∙ 𝑐(𝐷)

𝑘ℎ𝑖𝑛

𝑘𝑟ü𝑐𝑘=

𝑐(𝐶) ∙ 𝑐(𝐷)

𝑐(𝐴) ∙ 𝑐(𝐵)= 𝐾

K…Gleichgewichtskonstante


23. Oktober 2019


Allgemeine Form des MWG

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


23. Oktober 2019


Allgemeine Form des MWG - Beispiel

𝑁2 + 𝑂2 ⇌ 𝑁2 𝑂5


23. Oktober 2019


Zusammenfassung MWG

• „Plus“ wird zu „Mal“ 𝐻2 + 𝐼2 → [𝐻2] [𝐼2]

• „Mal“ wird zu „Hoch“ 2 𝐻𝐼 → 𝐻𝐼 2

• Konzentration der Produkte im Zähler

• Konzentration der Edukte im Nenner

• Im MWG immer die Konzentrationen (in mol/L) einsetzen!


23. Oktober 2019


Generelle Überlegungen zum MWG

• K ist keine universelle Konstante. Sie ist abhängig von:

Reaktion

Temperatur

Druck

Lösungsmittel

• Einheit von K variabel, hängt von Reaktionsgleichung ab

Vergleichbarkeit der Gleichgewichtskonstanten eingeschränkt

• Korrekterweise müsste man die Aktivitäten der Stoffe einsetzen.

Die Aktivität ist die effektiv an einer chemischen Reaktion teilnehmende Konzentration

(berücksichtigt Kräfte zwischen den Ionen, die deren Beweglichkeit einschränken)

Für verdünnte Lösungen ist die Vereinfachung (Konzentration) ausreichend genau.


23. Oktober 2019


Generelle Überlegungen zum MWG

Welchen Wert hat K, wenn das Gleichgewicht auf Seiten der

a) Produkte liegt?

b) Edukte liegt?

c) Produkte und Edukte gleichermaßen liegt?

Lösungen:

a) > 1

b) 0 < K < 1

c) 1


23. Oktober 2019


Übungen zum Aufstellen des MWG

1) 𝑁2 + 𝑂2 ⇌ 2 𝑁𝑂

𝐾 =𝑁𝑂 2

𝑁2 [𝑂2]

2) 3 𝐻2 + 𝑁2 ⇌ 2 𝑁𝐻3

𝐾 =𝑁𝐻3

2

𝐻23[𝑁2]

3) 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝐻2𝑂 ⇌ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂− + 𝐻3𝑂+

𝐾 =𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂− 𝐻3𝑂+

𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐻2𝑂


23. Oktober 2019










23. Oktober 2019


Was passiert, wenn ein schwer lösliches Salz in Wasser gelöst wird?

Beispiel: Lösen von Silberchromat in Wasser („Elektrolytische Dissoziation“)

𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4(𝑠) ⇌ 𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4(𝑎𝑞) ⇌ 2 𝐴𝑔 (𝑎𝑞)+ + 𝐶𝑟𝑂4

2−(𝑎𝑞)

38

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.

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019



Auch hier ist das GGW dynamisch:

• In einem bestimmten Zeitintervall lagert sich genauso viel festes Silberchromat am Kristall

an wie sich an anderer Stelle ablöst.

• Gleichzeitig dissoziiert genauso viel gelöstes Silberchromat wie an anderer Stelle assoziiert.

Für dynamische GGW gilt das Massenwirkungsgesetz:

𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4 𝑠 ⇌ 2 𝐴𝑔 𝑎𝑞+ + 𝐶𝑟𝑂4

2−𝑎𝑞

𝐾 =𝐴𝑔+ 2[𝐶𝑟𝑂4

2−]

[𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4]


23. Oktober 2019



Da die Konzentration von Silberchromat im Kristall [Ag2CrO4(s)] konstant ist, kann sie mit in die

Gleichgewichtskonstante multipliziert werden:


23. Oktober 2019


Aufstellen des Löslichkeitsprodukts

1:1 Salze

𝐴𝐵 𝑠 ⇌ 𝐴 𝑎𝑞+ + 𝐵−

𝑎𝑞

3:2 Salze

𝐴3𝐵2(𝑠) ⇌ 3 𝐴 𝑎𝑞2+ + 2 𝐵 𝑎𝑞

3−


23. Oktober 2019


Aufstellen des Löslichkeitsprodukts - Beispiele

𝐶𝑎(𝑂𝐻)2(𝑠) ⇌ 𝐶𝑎 𝑎𝑞2+ + 2 𝑂𝐻−

𝑎𝑞

𝐴𝑔3𝑃𝑂4 (𝑠)⇌ 3 𝐴𝑔 𝑎𝑞

+ + 𝑃𝑂4 𝑎𝑞3−


23. Oktober 2019


Aufstellen des Löslichkeitsprodukts - Allgemein

𝐴𝑥𝐵𝑦(𝑠) ⇌ 𝑥 𝐴 𝑎𝑞𝑦+

+ 𝑦 𝐵 𝑎𝑞𝑥−

𝐾𝐿 = 𝐴𝑦+ 𝑥 · 𝐵𝑥− 𝑦


23. Oktober 2019


44

https://www.youtube.com/watch?v=h982Pfm9-tM

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019


Fehler im Video:

• Calciumsulfat nur in verdünnter Schwefelsäure unlöslich!

• Im Löslichkeitsprodukt tauchen nicht die Konzentrationen der Produkte auf sondern nur die

Ionen. Was wäre sonst hier:

𝐴𝑔 𝑎𝑞+ + 𝐶𝑙 𝑎𝑞

− ⇌ 𝐴𝑔𝐶𝑙 𝑠 ?


23. Oktober 2019


Generelle Überlegungen

• KL gilt für nur für gesättigte Lösungen

• Zahlenwert des Löslichkeitsproduktes KL stellt Aussage zur Löslichkeit einer Verbindung dar

und ist eine stöchiometrische Konstante

• nur KL–Werte mit gleichen Einheiten können miteinander verglichen werden!

• KL ist von Temperatur, Druck und Lösungsmittel abhängig

• Literatur–KL–Werte gelten standardmäßig in Wasser bei Zimmertemperatur (25°C);


23. Oktober 2019



• Oft wird in der Literatur nur ein pKL-Wert angegeben. Was bedeutet das?

𝑝 = − 𝑙𝑜𝑔10 = − 𝑙𝑔

𝑝𝐾𝐿 = − 𝑙𝑔(𝐾𝐿)

Umgekehrt:

𝑙𝑔 𝐾𝐿 = −𝑝𝐾𝐿

10𝑙𝑔 𝐾𝐿 = 𝐾𝐿 = 10−𝑝𝐾𝐿

47

| 10^( )

| · (-1)

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019



• Was bedeutet ein großer Wert für KL? Was ein kleiner?

Vorsicht mit negativen Exponenten! Bsp.: KL(AgCl) = 10-9,96 (mol/L)2

KL(AgBr) = 10-12,4 (mol/L)2

• Großer KL: gute Löslichkeit, hohe elektrolytische Dissoziation

• Kleiner KL: schlechte Löslichkeit/schwer löslich, geringe elektrolytische Dissoziation


23. Oktober 2019










23. Oktober 2019


Aus dem Löslichkeitsprodukt lassen sich die Konzentrationen der einzelnen Ionen in gesättigter

Lösung und daraus die Löslichkeit des Elektrolyten/Salzes berechnen:

1:1 Salze

𝐴𝐵(𝑠) ⇌ 𝐴 𝑎𝑞+ + 𝐵 𝑎𝑞

−

𝐾𝐿 = 𝐴+ 𝐵−

Bei der Dissoziation von einem Mol AB entstehen 1 Mol A+- und 1 Mol B--Ionen. Die molare

Löslichkeit L(AB) entspricht Konzentration der Ionen:

𝐿(𝐴𝐵) = 𝐴𝐵 𝑎𝑞 = [𝐴+] = 𝐵−

𝐾𝐿 = 𝐴+ 𝐵− = 𝐿 𝐴𝐵 ∙ 𝐿 𝐴𝐵 = 𝐿 𝐴𝐵2

𝐿(𝐴𝐵) = 𝐾𝐿

50

(1)

(2)

(2) in (1):

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019


51

https://www.youtube.com/watch?v=h982Pfm9-tM

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019


2:1 Salze

𝐴2𝐵(𝑠) ⇌ 2 𝐴 𝑎𝑞+ + 𝐵 (𝑎𝑞)

2−

𝐾𝐿 = 𝐴+ 2 𝐵2−

Pro Mol A2B, das gelöst wird, erhält man 2 mol A+ und 1 mol B2-:

𝐴+

𝐴2𝐵 𝑎𝑞

=2

1⇔ 𝐴+ = 2 𝐴2𝐵 𝑎𝑞 = 2 𝐿(𝐴2𝐵)

𝐵−

𝐴2𝐵 𝑎𝑞

=1

1⇔ 𝐵− = 𝐴2𝐵 𝑎𝑞 = 𝐿(𝐴2𝐵)

52

(1)

(2)

(3)

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019


𝐾𝐿 = 𝐴+ 2 𝐵2−

(2) und (3) in (1) eingesetzt:

𝐾𝐿 = 2 𝐿 𝐴2𝐵2

∙ 𝐿 𝐴2𝐵 = 4 𝐿(𝐴2𝐵)3

𝐿 𝐴2𝐵 =3 𝐾𝐿

4

53

(1)

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019


Allgemein

Die molare Löslichkeit eines Salzes AxBy ist:

𝐿 𝐴𝑥𝐵𝑦=

𝑥+𝑦 𝐾𝐿

𝑥𝑥 ∙ 𝑦𝑦 .

Der Begriff Sättigungskonzentration ist ein Synonym für die molare Löslichkeit. Sie gibt die

Konzentration eines schwer löslichen Salzes in gesättigter Lösung an.


23. Oktober 2019


• Bei L handelt es sich um eine Stoffmengenkonzentration mit der Einheit mol/L

• Im Gegensatz zu KL ist L vergleichbar, da die Einheit immer gleich ist!

• L ist abhängig von bereits in Lösung befindlicher Ionen desselben Typs (gleichioniger

Zusatz → Stoff der Abschlussklausur)

• Des Weiteren ist L von folgenden Größen abhängig, da KL in der Formel enthalten ist:

Temperatur

Druck

Lösungsmittel

• Hinweis für Klausuren: Die Wendung „Waschen eines Niederschlags“ bezieht sich immer

auf die Löslichkeit des Niederschlags!


23. Oktober 2019


Beispielaufgabe 1

Es sei ein Salz der Formel A3B4 gegeben.

a) Leiten Sie die allgemeine Formel für die molare Löslichkeit (Sättigungskonzentration) eines

Salzes dieser Form her, indem Sie die stöchiometrischen Verhältnisse der einzelnen

Reaktionspartner aufstellen!

b) Wie groß ist der pKL–Wert, wenn Sie von einer Sättigungskonzentration von 5 · 10-2 mol/L

ausgehen?


23. Oktober 2019


Beispielaufgabe 1


23. Oktober 2019


Lösung Beispielaufgabe 1a)

𝐿 𝐴3𝐵4=

7 𝐾𝐿

6912

Lösung Beispielaufgabe 1b)

𝐾𝐿 = 6912 𝐿7 = 6912 ∙ 5 ∙ 10−2𝑚𝑜𝑙

𝐿

7

= 5,4 ∙ 10−6𝑚𝑜𝑙

𝐿

7

𝑝𝐾𝐿 = − 𝑙𝑔 𝐾𝐿 = 5,27


23. Oktober 2019


Beispielaufgabe 2

Im Praktikum weisen Sie Calcium nach, indem Sie es als Calciumphosphat Ca3(PO4)2

ausfällen. Danach möchten Sie Ihren Niederschlag wieder auflösen und haben 450 mL Wasser

zur Verfügung. Wie viel μg Calciumphosphat lösen sich in der angegebenen Wassermenge?

[KL(Ca3 (PO4)2) = 1,3 · 10-32 (mol /L)5; M(Ca3(PO4)2) = 310,18 g/mol]


23. Oktober 2019


Beispielaufgabe 2


23. Oktober 2019

Möglichkeiten der Rekapitulation

• Handout als pdf zum Download (am Tag des Seminars oder einen danach):

http://www.uni-frankfurt.de/54975917/mehr

• Arbeitsbuch Stöchiometrie


http://www.uni-frankfurt.de/54975917/mehr

23. Oktober 2019

Johann Wolfgang von Goethe

63

„Sage es mir, und ich werde es vergessen,

zeige es mir, und ich werde es vielleicht behalten;

lass es mich tun, und ich werde es können. “

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0e/Goethe_%28

Stieler_1828%29.jpg/220px-Goethe_%28Stieler_1828%29.jpg

Moritz Helmstädter

23. Oktober 2019

6

Viel Erfolg beim Lösen der Hausaufgaben!


23. Oktober 2019

Hausaufgaben

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]

2. Berechnen Sie das Löslichkeitsprodukt eines schwerlöslichen Salzes vom Typ A3B mit der

Sättigungskonzentration des Salzes c(A3B) = 10-6 mol/L!

3. Mit wie viel mL Wasser dürfen 150 mg eines Calciumoxalat-Niederschlages 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]

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]


23. Oktober 2019

Hausaufgaben

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]


Moritz Helmstädteruni-frankfurt.de/53490189/Stöchiometrie_Seminar_2.pdf1) Allgemeine Definitionen...

Documents

Transcript of Moritz Helmstädteruni-frankfurt.de/53490189/Stöchiometrie_Seminar_2.pdf1) Allgemeine Definitionen...