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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 14:18 So 06.05.2007 | | Autor: | itse |
| Aufgabe | 3. Auch in reinem, flüssigem Ammoniak findet - wenn auch in äußerst geringem Ausmaß - eine Autoprotolyse statt. Formuliern Sie die Gleichung für diese Gleichgewichtsreaktion, und chrakterisieren Sie die Reaktionsteilnehmer mithilfe der BRÖNSTEDSCHEN Definition.
4. Hydrazin [mm] ($N_2H_4$) [/mm] reagiert in Wasser als Base [mm] ($pK_B$ [/mm] bei 25 Grad Celsius: 6,07)
a) Formulieren Sie die Gleichung für die Protolyse mit Wasser, und kennzeichnen Sie die beiden korreskondierenden Säure-Base-Paare.
b) Auf welcher Seite liegt das Protolysengleichgewicht? Begründen Sie Ihre Antwort.
c) Wie groß ist die Hydroxidionenkonzentration einer 0,125molaren wässrigen Lösung von Hydrazin?
d) Berechnen Sie den pH-Wert dieser Lösung.
e) Wie verändern sich pH-Wert und Protolysengrad beim Verdünnen dieser Lösung? |
Hallo zusammen,
hier meine Antworten, wäre nett, wenn es sich jemand anschaut und sagt, ob es passt. Vielen Dank im Voraus. Blick bei den Säuren und Basen nicht wirklich durch, hab Probleme damit was jetzt eine Base und was eine Säure ist.
3. [mm] $NH_3 [/mm] + [mm] NH_3 [/mm] ---><--- [mm] NH_4^+ [/mm] + [mm] NH_2^-$
[/mm]
Das [mm] $NH_3$ [/mm] ist der Protonendonator (gibt Protonen ab) wirkt demnach als Säure und [mm] $NH_4^+$ [/mm] ist der Protonenakzeptor (nimmt Protonen auf) wirkt demnach als Base und [mm] $NH_2^-$ [/mm] wirkt aus als Säure gibt ein Proton ab.
4.
a) [mm] $N_2H_3$ [/mm] + $H_20$ ---><--- [mm] $N_2H_4^+$ [/mm] + $0H^-$
1. korrespondierende Säure-Basen-Paar: [mm] $N_2H_3$ [/mm] und [mm] $N_2H_4^+$
[/mm]
2. korrespondierende Säure-Basen-Paar: $0H^-$ und $H_20$
b) keine Ahnung
c) keine Ahnung
d) keine Ahnung
e) keine Ahnung
Hätte dringend Hilfe nötig, mir fehlt da einfach das Verständnis.
Charakteristisch für eine Säure ist doch das positiv polarisierter Wasserstoff vorhanden ist. Bei 4a) da wander das $H^+$-Proton vom $H_20$ zu [mm] $N_2H_3$. [/mm] Also ist doch das $H_20$ die Säure und [mm] $N_2H_3$ [/mm] die Base, oder? Und [mm] $N_2H_4^+$ [/mm] ist eine Base und $0H^-$ eine Säure? Und wie man den Rest weiter erklärt, weiß ich leider nicht.
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Hallo itse,
Nach der Brönsted-Definition ist eine Säure ein Protonendonator, eine Base ein Protonenakzeptor; auswendig lernen!
zu 3) 2 [mm] NH_{3} [/mm] <--> [mm] NH_{2}^{-} [/mm] + [mm] NH_{4}^{+}
[/mm]
Ammoniak ist sowohl Protonendonator als auch Protonenakzeptor, also ein Ampholyt (genauso wie beim Wasser). D. h., [mm] NH_{3} [/mm] reagiert einmal als Säure und einmal als Base.
korrespond. Säure I : [mm] NH_{3} [/mm] - korrespond. Base I : [mm] NH_{2}^{-}
[/mm]
korrespond Base II : [mm] NH_{3} [/mm] - korrespond. Säure II : [mm] NH_{4}^{+}
[/mm]
zu 4) a) korrekt
korrespond. Säure I : [mm] H_{2}O [/mm] - korrespond. Base I : [mm] OH^{-}
[/mm]
korresp. Base II : [mm] N_{2}H_{4} [/mm] - korresp. Säure II : [mm] N_{2}H_{5}^{+}
[/mm]
b) [mm] N_{2}H_{4} [/mm] + [mm] H_{2}O [/mm] <--> [mm] N_{2}H_{5}^{+} [/mm] + [mm] OH^{-}
[/mm]
[mm] K_{B} [/mm] = [mm]\bruch{[N_{2}H_{5}^{+}]*[OH^{-}]}{[N_{2}H_{4}]_{(Glgw.)}} = 10^{-6,07} = \bruch{1}{1174898}[/mm]
Wenn Du den [mm] pK_{B} [/mm] gegeben hast, so ist das der negative dekadische Logarithmus der Gleichgewichtskonstante. Um aus ihm die Gleichgewichtskonstante zu gewinnen, musst Du ihn mit -1 multiplizieren und zum Exponenten von 10 erheben.
Du siehst also, dass das Glgw. stark auf der Seite der Edukte liegt (im Nenner); daher ist Hydrazin eine schwache Base.
c) [mm] c(N_{2}H_{4}) [/mm] = 0,125 mol/l
[mm] N_{2}H_{4} [/mm] + [mm] H_{2}O [/mm] <--> [mm] N_{2}H_{5}^{+} [/mm] + [mm] OH^{-}
[/mm]
[mm] K_{B} [/mm] = [mm]\bruch{[N_{2}H_{5}^{+}]*[OH^{-}]}{[N_{2}H_{4}]_{(Glgw.)}}[/mm]
Jetzt ist [mm] [N_{2}H_{5}^{+}] [/mm] = [mm] [OH^{-}]; [/mm] dann noch die für schwache Basen übliche Vereinfachung:
[mm] [N_{2}H_{4}]_{(Glgw.)} [/mm] = [mm] [N_{2}H_{4}]_{0} [/mm] - [mm] [OH^{-}] \approx [N_{2}H_{4}]_{0} [/mm]
[mm] K_{B} [/mm] = [mm]\bruch{[OH^{-}]^{2}}{[N_{2}H_{4}]_{0}}[/mm]
[mm] [OH^{-}] [/mm] = [mm]\wurzel{K_{B} * [N_{2}H_{4}]_{0} }[/mm]
[mm] [OH^{-}] [/mm] = [mm]\wurzel{10^{-6,07}mol/l * 0,125mol/l }[/mm] = 3,26 * [mm] 10^{-4} [/mm] mol/l
d) pH = 14 - pOH = 14 - (- lg [mm] [OH^{-}]) [/mm] = 10,5
e) [mm] N_{2}H_{4} [/mm] + [mm] H_{2}O [/mm] <--> [mm] N_{2}H_{5}^{+} [/mm] + [mm] OH^{-}
[/mm]
Beim Verdünnen verringern sich die Konzentrationen des Hydrazins, des Hydrazinkations als auch die Hydroxidkonzentration.
Da die Hydroxidionenkonzentration sinkt, steigt der pOH, also sinkt der pH.
Zum Protolysegrad sag ich später noch etwas, wenn ich Zeit habe.
LG, Martinius
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Hallo,
hier bin ich wieder. Also, man hat folgende Reaktion:
[mm] N_{2}H_{4} [/mm] + [mm] H_{2}O [/mm] <--> [mm] N_{2}H_{5}^{+} [/mm] + [mm] OH^{-}
[/mm]
[mm]K_{B} = \bruch{[N_{2}H_{5}^{+}]*[OH^{-}]}{[N_{2}H_{4}]}[/mm]
Man nimmt jetzt mal an, dass 1 mol Hydrazin am Anfang vorliegt. Der Protolysegrad [mm] \alpha [/mm] beschreibt nun, wieviel von den Hydrazinmolekülen in Ionen zerfallen:
[mm] [N_{2}H_{4}] [/mm] = [mm]\bruch{(1-\alpha)mol}{V}[/mm]
[mm] [N_{2}H_{5}^{+}] [/mm] = [mm] [OH^{-}] [/mm] = [mm]\bruch{\alpha mol}{V}[/mm]
Die Gleichgewichtskonstante für die schwache Base Hydrazin lässt sich dann schreiben als:
[mm]\bruch{\alpha^{2}}{1-\alpha} = K_{B} * V[/mm]
Das ist das sog. Ostwaldsche Verdünnungsgesetz für binäre Elektrolyte.
Wenn man unseren Wert für [mm] K_{B} [/mm] = [mm] 10^{-6,07} [/mm] mol/l einsetzt, so erhält man für 1 Liter einer 1-molaren Lsg. Hydrazin [mm] \alpha [/mm] = 0,00092.
(Rechnet man mit der Konzentration [mm] [N_{2}H_{4}] [/mm] = 0,125 mol/l, so erhält man [mm] \alpha [/mm] = 0,0026, also einen um den Faktor 2,8 größeren Wert.)
Da [mm] \alpha [/mm] sehr klein ist, kann man im Nenner [mm] \alpha [/mm] gegenüber 1 vernachlässigen, und erhält aus
[mm]\bruch{\alpha^{2}}{1-\alpha} = K_{B} * V[/mm]
folgende Beziehung:
[mm] \alpha^{2} [/mm] = [mm] K_{B} [/mm] * V
Gemäß dieser Beziehung nimmt [mm] \alpha [/mm] mit steigender Verdünnung (wachsendem V) zu. [mm] \alpha [/mm] ist proportional zur Quadratwurzel aus V.
LG, Martinius
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 19:05 So 06.05.2007 | | Autor: | itse |
danke für deine mühen!
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 09:17 Mo 14.05.2007 | | Autor: | itse |
Hallo,
eine Frage: Bei der Verdünnung einer starken Säure bzw. Base sinkt die elektr. Leitfähigkeit - nimmt die Konzentration der Säure bzw. Base und damit die Ionenkonzentration ab. Aber der Protolysegrad [mm] $\alpha$ [/mm] bleibt doch gleich oder? Die Säure oder Base ist ja von fast vollständig protolysiert und deswegen bleibt der Protlysegrad gleich oder?
Beim Verdünnen einer schwachen Säure bzw. Base verändert sich die Leitfähigkeit kaum. Der Protolysegrad nimmt hingegen zu, weil der Wasserzusatz das Gleichgewicht auf die Seite der Ionenbildung verschiebt, bis die schwache Säure bzw. Base praktisch vollständig protolysiert ist. Warum verändert sich die elektr. Leitfähigkeit kaum? Die Ionenbildung nimmt doch zu, somit müsste doch eine merkliche Steigerung der Leitfähigkeit erreicht werden?
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 11:04 Mo 14.05.2007 | | Autor: | ardik |
Hallo itse,
> Warum verändert sich die elektr. Leitfähigkeit kaum? Die
> Ionenbildung nimmt doch zu, somit müsste doch eine
> merkliche Steigerung der Leitfähigkeit erreicht werden?
Aber es wird ja gleichzeitig verdünnt!
Der erhöhte Protolysegrad ist nur eine Folge der Verdünnung und gleicht diese nicht vollständig aus.
Schöne Grüße
ardik
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Hallo itse,
bei starken Säuren und Basen bleibt der Protolysegrad gleich (so gut wie unverändert).
Du kannst es ja mal am Bsp. von einem Mol Schwefelsäure durchrechnen (unter der Annahme, dass sie nur in der ersten Stufe protolysieren soll): pKs = -3, Ks = [mm] 10^{3}, [/mm] bspw. in einem Liter und in 10 Litern:
[mm]\bruch{\alpha^{2}}{1-\alpha}= Ks * V[/mm]
Du erhältst dann eine quadratische Gleichung für [mm] \alpha.
[/mm]
In 1 Liter: [mm] \alpha [/mm] = 0,999 mol.
In 10 Liter: [mm] \alpha [/mm] = 0,9999 mol.
LG, Martinius
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