Wiederholung: Massenwirkungsgesetz

Timm Wilke

Georg-August-Universität Göttingen

Wintersemester 2013 / 2014

K

3 – L

Löslichkeitsprodukt

 Für schwach oder praktisch unlösbare Salze ist die

Löslichkeit eine unbrauchbare Angabe, da viel zu ungenau.

In diesen Fällen wird das Löslichkeitsprodukt K_L

eingesetzt, welches sich aus der Gleichgewichtsreaktion des Lösungsvorganges ergibt:

Wiederholung: Massenwirkungsgesetz

 Das Massenwirkungsgesetz bestimmt die Lage des chemischen Gleichgewichts beliebiger Reaktionen

 (a,b,c,d: Stöchiometrische Faktoren; A,B,C,D: Stoffe) ... wie folgt formuliert:

(c = Konzentration) (K = Gleichgewichtskonstante)

Massenwirkungsgesetz



Die Gleichgewichtskonstante spiegelt das Verhältnis der Konzentrationen der Produkte und Edukten

wider.



Die Gleichgewichtskonstante K gibt also die Lage des Gleichgewichts einer chemischen Reaktion an.



Ist K > 1 liegen mehr Produkte vor, als Edukte

 Ist K < 1 liegen mehr Edukte vor, als Produkte.

Beispiel: Knallgasprobe



Reaktion: 2 H

+ O

 2 H

O

K =

Aufgabe: Massenwirkungsgesetz



Stelle das Massenwirkungsgesetz für die Verbrennung

von Pentan (C

H

) auf.

Löslichkeitsprodukt

 Der Lösungsvorgang ist auch ein Gleichgewichtsprozess:

Die Konzentration von Feststoffen ist per Definition immer 1.

c(AB) entfällt somit in diesem Fall.

Löslichkeitsprodukt

c(A)  c(B) = K

 K_L beschreibt somit des Produkt der Konzentrationen der Ionen des schwer löslichen Salzes in Lösung.

Erklärung Löslichkeitsprodukt

 Während des Lösungsvorganges lösen sich Salze, bis die Lösung gesättigt ist.

 Dieses Phänomen und der Zeitpunkt, wenn er eintritt, wird als Löslichkeitsprodukt beschrieben.

Das Löslichkeitsprodukt K_L gibt an, welche Mengen des jeweiligen Salzes sich in Wasser lösen lassen.

Erklärung Löslichkeitsprodukt

 Je kleiner die Zahl, desto weniger lässt sich in Wasser lösen.

 Ist K_L kleiner als 110^-10: Schwerlösliche Substanz.

→ Diese Stoffe bilden so starke Anziehungskräfte aus, dass sie sich in Lösung sofort vereinigen, somit Trübungen und

Niederschläge erzeugen und sich nicht oder nur in geringem Maße lösen.

Beispielaufgabe



Wie groß ist das Löslichkeitsprodukt von NaCl, wenn

sich in einem Liter Wasser 0,6 mol lösen?

NaCl  Na

+ Cl

K

= c(Na

)  c(Cl

)

K

= [0,6 mol/L]  [0,6 mol/L] = 0,36 mol

/L

Beispielaufgabe



Wie groß ist das Löslichkeitsprodukt von MgCl

, wenn

sich in einem Liter Wasser 0,6 mol lösen?

MgCl

 Mg

+ 2 Cl

K

= c(Mg

)  c

(Cl

)

K

= [0,6 mol/L]  [0,6 mol/L]

= 0,216 mol

/L

(Achtet auf den stöchiometrischen Koeffizienten!)

Aufgaben



Wie groß ist das Löslichkeitsprodukt K

von Mg(OH)

, wenn sich in einem Liter Wasser 1,88 g Mg(OH)

lösen?

– Tipps: n = m/M (n = Stoffmenge, m = Masse, M = Molare Masse)

– M_Mg(OH)2 = 58 g/mol

Aufgabe



Das Löslichkeitsprodukt von Calciumsulfat (CaSO

) beträgt 4,9  10

mol

/L

. Lassen sich 2 g

Calciumsulfat in einem Liter Wasser lösen? Wenn nein, wie viel Gramm fallen aus?

– M_CaSO4 = 136 g/mol

Gehaltsangaben

 Gehalt ist ein Oberbegriff, der alle Angaben über die Zusammensetzung von Lösungen und Mischphasen einschließt

 Man kann für jeden einzelnen Stoff Masse, Stoffmenge oder Volumen angeben: als Anteile oder

Konzentrationen

Anteile vs. Konzentration

Konzentrationen setzen unterschiedliche Größen (Stoffmenge - Volumen) in Relation

Beispiel: Anzahl der

Gummibärchen pro Tüte.

Anteile setzen gleiche Größen in Relation (Masse, Volumen)

Beispiel: Massenanteil der roten Gummibären am Gesamtgewicht der gesamten Tüte.

Stoffmengenkonzentration

(Verhältnis Stoffmenge pro Volumen)

 Die Molarität gibt als gängigste Einheit an wie viel Mol des Stoffes X in 1 L Lösung enthalten sind.

 Schrittweises Vorgehen bei der Herstellung von einem Liter Lösung von Kaliumhydrogencarbonat mit c = 0,1 mol / L

Molarität

Stoffmengenkonzentration

1.

Molare Masse von KHCO

bestimmen oder Tabelle entnehmen, M(KHCO

) = 100,1 g / mol

2.

Aus der Gleichung n(x) = m(x) / M(x) ergibt sich m(x) = M(x)  n(x)

3.

Einsetzen von n(KHCO

) = 0,1 mol und M(KHCO

) = 100,1 g / mol liefert:

m(KHCO

) = 100,1 g / mol  0,1 mol = 10,01 g

Gehaltsangaben

 Bei geringen Konzentrationen ist es üblich nicht mol / L sondern mmol (millimol, tausendstel Mol) oder μmol (mikromol, millionstel Mol) zu verwenden.

 In der Klinischen Chemie sind für Bestandteile von

Körperflüssigkeiten folgende Einheiten gebräuchlich:

Stoffmengenkonzentration

(Verhältnis Stoffmenge pro Masse Lösungsmittel)

 Die Molalität gibt an, wie viel Mol des Stoffes X in 1 kg Lösungsmittel enthalten sind.

 Vorteil: Molarität ist vom Volumen abhängig und damit auch von der Temperatur. Die Molalität ist

temperaturunabhängig.

Molalität

Massenkonzentration



Massenkonzentration (ß)

 Der Massenkonzentration eines Stoffes X in einer Lösung ist der Quotient aus der Masse m(X) der gelösten Stoffportion und dem Volumen V der Lösung.

 Die übliche Einheit ist g / L oder g / mL.

Massenkonzentration

 Beispiele: Natriumchlorid-Lösung β(NaCl) = 9,0 g/L.

 In Worten: Die Massenkonzentration an NaCl beträgt 9,0 g/L.

 In der klinischen Chemie wir der Gehalt am folgenden Stoffen in g / L angegeben

– Gesamteiweiß (Protein), Hämoglobin, Transferrin, Firinogen, Lipide (total), Lipoprotein.

Massenanteil



Massenanteil (w)

 Der Massenanteil eines Stoffes X in einer Mischung ist der Quotient aus der Masse m(X) des Stoffes X und der Masse m der Mischung:

 Die übliche Einheit ist g / 100 g (Massenprozent) oder g/g.

Massenanteil



Beispiele:

Volumenanteil



Volumenanteil: σ („Sigma“)

 Der Volumenkonzentration σ eines Stoffes X in einer

Mischung ist der Quotient aus dem Volumen V(X) dieses Stoffes und dem Volumen V der Mischung:

 Die übliche Einheit ist L / L (Volumenprozent)

Volumenanteil

 Beispiel:

σ (C₂H₅OH) = 0,85

 Die Volumenkonzentration an Ethanol beträgt 0,85.

 Wasser ist mit bestimmten (hydrophilen) Alkoholen wie Methanol und Ethanol in jedem Verhältnis mischbar. Beide Mischungsbestandteile sind flüssig und die Volumina können leicht bestimmt werden. Deshalb ist in solchen Fällen oder bei Gasmischungen die Gehaltsangabe als Volumenkonzentration praktisch.

Übersicht

Rechtliches

 Abbildungsnachweis:

Folien 17: http://1.bp.blogspot.com/-Ix-2bIqK20w/UIVZmSl_8JI/AAAAAAAAABg/WgddOnFF7z4/s1600/gummibaerchen.jpg

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Haftungsausschluss:

Die Benutzung der hier vorliegenden Informationen geschieht auf vollkommen eigene Verantwortung. Haftung für Schäden oder Verluste, die beim Umgang mit den hier beschriebenen Stoffen oder bei der Durchführung von chemischen Versuchen entstehen, ist ausgeschlossen; ebenso wie Schadensersatzforderungen oder Gewährleistungsansprüche aufgrund falscher oder fehlender Angaben.

Die Angaben zu den Stoffen und Experimentieranleitungen wurden jedoch sorgfältig und nach bestem Gewissen erstellt und sind in jedem Falle zu beachten,.