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Guten Morgen!
Ich habe hier ein Konzept geschrieben, was ich meinem Lehrer abgeben muss.
Es wäre sehr nett, wenn mal jemand drüberschauen würde, ob alles richtig und verständlich ist! :)
Versuch zum Löslichkeitsprodukt mit Silberhalogeniden
Bei dem Versuchsaufbau handelt es sich um eine galvanische Zelle.
Halbzelle 1: Silberelektrode; 100 ml einer 0,1 molaren Elektrolytlösung von AgNO3
Halbzelle 2: Silberelektrode; 100 ml einer 0,01 molaren Elektrolytlösung von AgNO3
Die beiden Elektroden sind über Kabel untereinander und mit einem Spannungsmessgerät verbunden. Der Stromkreis wird durch einen Stromschlüssel aus KCl geschlossen.
Es soll zu Halbzelle 1 nacheinander Natriumchlorid, Kaliumbromid und Kaliumiodid hinzugegeben werden.
Zuvor durchgeführte Rechnungen
Einwaagen
Gegeben: c(AgNoO3) = 0,1 mol/L; V(AgNO3(aq)) = 100 ml; M(AgNO3) = 170 g/mol
Gesucht: m(AgNO3)
Benötigte Formeln: n = c V; m = n M
Rechnung: n(AgNO3) = 0,1 mol/L 0,1 L = 0,01 mol
m(AgNO3) = 0,01 mol 170 g/mol = 1,7 g
Für Halbzelle 1 werden 1,7 g AgNO3 benötigt.
Gegeben: c(AgNO3) = 0,01 mol/L; V(AgNO3(aq)) = 100 ml; M(AgNO3) = 170 g/mol
Gesucht: m(AgNO3)
Benötigte Formeln: n = c V; m = n M
Rechnung: n(AgNO3) = 0,01 mol/L 0,1 L = 0,001 mol
m(AgNO3) = 0,001 mol 170 g/mol = 0,17 g
Für Halbzelle 1 werden 0,17 g AgNO3 benötigt.
Gegeben: c(NaCl) = 0,1 mol/L; V(NaCl(aq)) = 100 ml; M(NaCl) = 58 g/mol
Gesucht: m(NaCl)
Benötigte Formeln: n = c V; m = n M
Rechnung: n(NaCl) = 0,1 mol/L 0,1 L = 0,01 mol
m(NaCl) = 0,01 mol 58 g/mol = 0,58 g
Es werden 0,58 g NaCl benötigt. Nach entsprechender Rechnung werden 1,19 g KBr und
1,66 g KI benötigt.
Nernst-Gleichung
E1(Ag/Ag+) = E°(Ag/Ag+) + 0,059 V lg (0,1) = 0,741 V
E2(Ag/Ag+) = E°(Ag/Ag+) + 0,059 V lg (0,01) = 0,682 V
U = E1 E2 = 0,059 V
Versuchsprotokoll
Materialien: 2 Bechergläser, Spannungsmessgerät, Kabel, Pipette, Messzylinder, Waage
Stoffe: Silbernitrat, Natriumchlorid, Kaliumbromid, Kaliumiodid, Wasser, Kaliumchlorid, Silberelektroden
Durchführung: Zunächst werden die entsprechenden Stoffe wie errechnet abgewogen und die Lösungen von Silbernitrat hergestellt. Die Lösungen werden in je ein Becherglas (als Halbzelle) gefüllt. Die Silberelektroden werden blank geschmirgelt und in die Lösungen getaucht; sie sind über Kabel miteinander verbunden. Ein Spannungsmessgerät ist in Reihe dazwischen geschaltet. Ein Stromschlüssel wird mit Kaliumchlorid-Lösung hergestellt und ebenfalls dem Versuchaufbau hinzugefügt.
Nacheinander werden zuerst Natriumchlorid, dann Kaliumbromid und als letztes Kaliumiodid der errechneten Massen in Halbzelle 1 gegeben. Bis zur Zugabe des jeweils folgenden Stoffes muss bis zur Einstellung des chemischen Gleichgewichts gewartet werden.
Erwartete Beobachtungen
Gibt man Salze (NaCl, KBr, KI) in Wasser, zerfallen sie in Ionen.
Wir erwarten, dass die zugegebenen Salze mit den gelösten Silberionen reagieren. Es werden sich Silberchlorid, Silberbromid und Silberiodid bilden und als Feststoffe ausfallen. Silberchlorid ist weißlich, Silberbromid und Silberiodid sind hellgelb.
Wir vermuten außerdem eine kurzzeitge Änderung der messbaren Spannung bis zur Neueinstellung des Gleichgewichts.
Erklärung
Ag+ + Cl- AgCl
Ag+ + Br- AgBr
Ag+ + I- AgI
In der Silbernitratlösung herrscht vor der Zugabe der Salze ein chemisches Gleichgewicht, d.h. die Konzentration der Silber- und Nitrationen bleiben konstant, da die Geschwindigkeiten der Hin- und Rückreaktion im Gleichgewichtszustand gleich sind.
Gibt man nun z.B. Natriumchlorid in die Lösung, so zerfällt es in positiv geladene Natrium-Ionen und negativ geladene Chlorid-Ionen. Die Chlorid-Ionen reagieren nun mit positiv geladenen Silber-Ionen. Es bildet sich Silberchlorid als weißlicher Feststoff und fällt aus. Dabei werden Silber-Ionen verbraucht. Das System befindet sich nicht mehr im Gleichgewicht. Nach dem Prinzip von Le Chatelier verlagert sich das Gleichgewicht so, dass es dem äußeren Zwang (in diesem Fall Konzentrationsänderung) ausweicht. Sinkt nun also die Silber-Ionen-Konzentration in der Lösung sinkt auch die Löslichkeit des Salzes, weil das Löslichkeitsprodukt (anstelle des Massenwirkungsquotienten) immer konstant bleibt.
Die vermutete Spannungsänderung ist wie folgt zu erklären: Sinkt die Konzentration der Silber-Ionen in Halbzelle 1, wird der Logarithmus des geringeren Konzentrationswert ebenfalls negativer. Dadurch sinkt das Potenzial von Halbzelle 1 (E1).
Bei unserem Versuch ist die Konzentration von Halbzelle 1 zu Anfang größer als die von Halbzelle 2 E1 > E2.
Wenn die Konzentration von Halbzelle 1 so gering geworden ist, dass E1 < E2, dann wird Halbzelle 1 zur Anode. Sobald sie so weit verdünnt ist, dass ihr Potenzial negativ wird, steigt die Spannung an [U = E2 (E1) = E2 + E1].
Ich hab es aus Word kopiert, also entschuldigt bitte, dass ich das Formelsystem nicht benutzt habe.
Liebe Grüße, Sabrina
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Hallo Princess,
> Guten Morgen!
> Ich habe hier ein Konzept geschrieben, was ich meinem
> Lehrer abgeben muss.
> Es wäre sehr nett, wenn mal jemand drüberschauen würde, ob
> alles richtig und verständlich ist! :)
>
> Versuch zum Löslichkeitsprodukt mit Silberhalogeniden
>
> Bei dem Versuchsaufbau handelt es sich um eine galvanische
> Zelle.
>
> Halbzelle 1: Silberelektrode; 100 ml einer 0,1 molaren
> Elektrolytlösung von AgNO3
> Halbzelle 2: Silberelektrode; 100 ml einer 0,01 molaren
> Elektrolytlösung von AgNO3
>
> Die beiden Elektroden sind über Kabel untereinander und mit
> einem Spannungsmessgerät verbunden. Der Stromkreis wird
> durch einen Stromschlüssel aus KCl geschlossen.
Stromschlüssel aus KCl-Lösung.
> Es soll zu Halbzelle 1 nacheinander Natriumchlorid,
> Kaliumbromid und Kaliumiodid hinzugegeben werden.
>
> Zuvor durchgeführte Rechnungen
>
> Einwaagen
>
> Gegeben: c(AgNoO3) = 0,1 mol/L; V(AgNO3(aq)) = 100 ml;
> M(AgNO3) = 170 g/mol
> Gesucht: m(AgNO3)
> Benötigte Formeln: n = c V; m = n M
> Rechnung: n(AgNO3) = 0,1 mol/L 0,1 L = 0,01 mol
> m(AgNO3) = 0,01 mol 170 g/mol = 1,7 g
> Für Halbzelle 1 werden 1,7 g AgNO3 benötigt.
>
> Gegeben: c(AgNO3) = 0,01 mol/L; V(AgNO3(aq)) = 100 ml;
> M(AgNO3) = 170 g/mol
> Gesucht: m(AgNO3)
> Benötigte Formeln: n = c V; m = n M
> Rechnung: n(AgNO3) = 0,01 mol/L 0,1 L = 0,001 mol
> m(AgNO3) = 0,001 mol 170 g/mol = 0,17 g
> Für Halbzelle 1 werden 0,17 g AgNO3 benötigt.
>
> Gegeben: c(NaCl) = 0,1 mol/L; V(NaCl(aq)) = 100 ml; M(NaCl)
> = 58 g/mol
> Gesucht: m(NaCl)
> Benötigte Formeln: n = c V; m = n M
> Rechnung: n(NaCl) = 0,1 mol/L 0,1 L = 0,01 mol
> m(NaCl) = 0,01 mol 58 g/mol = 0,58 g
> Es werden 0,58 g NaCl benötigt. Nach entsprechender
> Rechnung werden 1,19 g KBr und
> 1,66 g KI benötigt.
>
> Nernst-Gleichung
>
> E1(Ag/Ag+) = E°(Ag/Ag+) + 0,059 V lg (0,1) = 0,741 V
> E2(Ag/Ag+) = E°(Ag/Ag+) + 0,059 V lg (0,01) = 0,682 V
> U = E1 E2 = 0,059 V
>
> Versuchsprotokoll
>
> Materialien: 2 Bechergläser, Spannungsmessgerät, Kabel,
> Pipette, Messzylinder, Waage
> Stoffe: Silbernitrat, Natriumchlorid, Kaliumbromid,
> Kaliumiodid, Wasser, Kaliumchlorid, Silberelektroden
> Durchführung: Zunächst werden die entsprechenden Stoffe
> wie errechnet abgewogen und die Lösungen von Silbernitrat
> hergestellt. Die Lösungen werden in je ein Becherglas (als
> Halbzelle) gefüllt. Die Silberelektroden werden blank
> geschmirgelt und in die Lösungen getaucht; sie sind über
> Kabel miteinander verbunden. Ein Spannungsmessgerät ist in
> Reihe dazwischen geschaltet. Ein Stromschlüssel wird mit
> Kaliumchlorid-Lösung hergestellt und ebenfalls dem
> Versuchaufbau hinzugefügt.
> Nacheinander werden zuerst Natriumchlorid, dann
> Kaliumbromid und als letztes Kaliumiodid der errechneten
> Massen in Halbzelle 1 gegeben.
Als Feststoffe oder als Lösung? Ich frage deshalb, weil sich bei der Zugabe als Feststoff Löslichkeitsprobleme ergeben könnten, wenn sich das Silberhalogenid auf den Kristallen der Natrium-/Kalium-Halogenide als schwerlöslicher Niederschlag abscheidet.
>Bis zur Zugabe des jeweils
> folgenden Stoffes muss bis zur Einstellung des chemischen
> Gleichgewichts gewartet werden.
>
> Erwartete Beobachtungen
>
> Gibt man Salze (NaCl, KBr, KI) in Wasser, zerfallen sie in
> Ionen.
> Wir erwarten, dass die zugegebenen Salze mit den gelösten
> Silberionen reagieren. Es werden sich Silberchlorid,
> Silberbromid und Silberiodid bilden und als Feststoffe
> ausfallen. Silberchlorid ist weißlich, Silberbromid und
> Silberiodid sind hellgelb.
> Wir vermuten außerdem eine kurzzeitge Änderung der
> messbaren Spannung bis zur Neueinstellung des
> Gleichgewichts.
>
> Erklärung
>
> Ag+ + Cl- AgCl
> Ag+ + Br- AgBr
> Ag+ + I- AgI
>
> In der Silbernitratlösung herrscht vor der Zugabe der Salze
> ein chemisches Gleichgewicht, d.h. die Konzentration der
> Silber- und Nitrationen bleiben konstant, da die
> Geschwindigkeiten der Hin- und Rückreaktion im
> Gleichgewichtszustand gleich sind.
Wie sollten diese Hin- und Rückreaktionen aussehen?? Es handelt sich doch lediglich um eine verdünnte Silbernitratlösung, ohne Bodensatz.
> Gibt man nun z.B. Natriumchlorid in die Lösung, so
> zerfällt es in positiv geladene Natrium-Ionen und negativ
> geladene Chlorid-Ionen. Die Chlorid-Ionen reagieren nun mit
> positiv geladenen Silber-Ionen. Es bildet sich
> Silberchlorid als weißlicher Feststoff und fällt aus. Dabei
> werden Silber-Ionen verbraucht. Das System befindet sich
> nicht mehr im Gleichgewicht.
Welches Gleichgewicht? (siehe oben)
>Nach dem Prinzip von Le
> Chatelier verlagert sich das Gleichgewicht so, dass es dem
> äußeren Zwang (in diesem Fall Konzentrationsänderung)
> ausweicht.
Le Chatelier würde - meiner Meinung nach - nur bei gleichionigen Zusatz zum Zuge kommen. Hier hast Du ja eine chemische Reaktion mit verschiedenen Reaktanden, eine Fällungsreaktion also. Da gibt es mit Le Chatelier nichts zu erklären - bezogen auf eine Halbzelle.
>Sinkt nun also die Silber-Ionen-Konzentration in
> der Lösung sinkt auch die Löslichkeit des Salzes, weil das
Die Löslichkeit des [mm] AgNO_{3} [/mm] sinkt nicht, auch nicht die eines anderen Salzes. Es handelt sich um unterschiedliche Löslichkeiten / Löslichkeitsprodukte, die konstant sind. Was sinkt ist die Konzentration der Silberionen.
> Löslichkeitsprodukt (anstelle des Massenwirkungsquotienten)
> immer konstant bleibt.
Richtig. Die verschiedenen Löslichkeitsprodukte sind Konstanten.
> Die vermutete Spannungsänderung ist wie folgt zu erklären:
> Sinkt die Konzentration der Silber-Ionen in Halbzelle 1,
> wird der Logarithmus des geringeren Konzentrationswert
> ebenfalls negativer. Dadurch sinkt das Potenzial von
> Halbzelle 1 (E1).
> Bei unserem Versuch ist die Konzentration von Halbzelle 1
> zu Anfang größer als die von Halbzelle 2 E1 > E2.
> Wenn die Konzentration von Halbzelle 1 so gering geworden
> ist, dass E1 < E2, dann wird Halbzelle 1 zur Anode.
Richtig. An der Anode wird dann die Silberelektrode zu Silberionen oxidiert, also ist die (elektochemische) Anode in diesem Fall Minuspol.
>Sobald
> sie so weit verdünnt ist, dass ihr Potenzial negativ wird,
> steigt die Spannung an [U = E2 (E1) = E2 + E1].
Das Potential von E1 wird nicht negativ. Wenn Du dir das mal für den Fall des geringsten Löslichkeitsproduktes einmal durchrechnest, also für das Silberiodid, dann erhälst Du:
[mm] E_{1} [/mm] = 0,7991 V +0,059 V * lg [mm] 9,22*10^{-9} [/mm] = +0,325 V
LG, Martinius
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Hallo Princess,
ich hatte da etwas übersehen: es gibt natürlich ein dynamisches Gleichgewicht in jeder Halbzelle, und zwar zwischen der Silberelektrode und der Silberkationenlösung - allerdings nur unter der Maßgabe, dass kein Strom zwischen den Halbzellen fließt, diese also elektrisch nicht verbunden sind. Silberatome der Elektrode gehen als Ionen in Lösung, wobei sich die Elektrode negativ auflädt; gleichzeitig scheiden sich Silberkationen auf der Elektrode ab, wodurch diese eine positive Ladung erhält.
Die positive Ladung der Elektrode in der Halbzelle mit der höheren Silerkationenkonzentration ist höher als diejenige der anderen Elektrode in der Halbzelle mit der niedrigeren Silberionenkonzentration.
Unter diesen Bedingungen ist in jeder Halbzelle der Lösungsdruck des Metalls gleich dem Abscheidungsdruck der Silberkationen. Vermutlich war es das, was Du gemeint hattest.
Solltest Du etwas anderes gemeint haben, dann schreib mal eine Gleichung dazu hier ins Forum.
LG, Martinius
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 21:44 Di 06.11.2007 | | Autor: | Martinius |
Hallo Princess,
ja, richtig verstanden. Der Fällungsprozess bewirkt einfach eine abrupte Änderung der Silberionenkonzentration und somit eine Änderung der Spannung der Halbzelle 1.
LG, Martinius
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