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Ionisierung schwacher Elektrolyte

OberschuleChemieIdeelle Ladungsbilanz einer einprotonigen Säure oder Base unter Berücksichtigung von Wasser, Verdünnung und einer gemeinsamen starken Säure oder Base bei 25 °C

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Über dieses Experiment

Verdünnen Sie einen schwachen Elektrolyten, geben Sie ein gemeinsames Ion hinzu und vergleichen Sie pH-Wert, ionisierten Anteil und geschätzte Leitfähigkeit. Das Ionisierungsgleichgewicht wird anhand der Stoff- und Ladungsbilanz berechnet, nicht mithilfe einer Näherung mit der Quadratwurzel.

Lernziele

  • Unterscheiden Sie zwischen Konzentration und Ionisierungsgrad.
  • Sagen Sie Verdünnungs- und Gleichioneneffekte bei Säuren und Basen voraus.
  • Setzen Sie die Ionenverteilung mit einer beispielhaften Leitfähigkeitsschätzung in Beziehung.

Anleitung

  1. 1Notieren Sie den anfänglichen pH-Wert und den ionisierten Anteil der schwachen Säure.
  2. 2Gib Wasser hinzu und vergleiche den ionisierten Anteil mit der abnehmenden analytischen Konzentration.
  3. 3Setze zurück und gib HCl hinzu; beobachte, wie ein gemeinsames Wasserstoffion die Ionisierung der Säure unterdrückt.
  4. 4Wechsle zu einer schwachen Base und wiederhole den Versuch mit NaOH als Reagenz für das gemeinsame Ion.

Das Modell

Bei einer schwachen Säure ergibt sich der Anteil des dissoziierten Anions aus dieser Stoffbilanz.
Dies ist die Ladungsbilanz auf der Säureseite bei Zugabe von HCl; bei der Berechnung auf der Basenseite werden die positiv geladene konjugierte Säure und Natrium berücksichtigt.
Grenzleitfähigkeiten der Ionen liefern eine Abschätzung für verdünnte Lösungen.

Annahmen

  • Die Autoionisation des Wassers ist bei 25 °C durch Kw = 10 hoch minus vierzehn festgelegt. Aktivitäts- und Ionenstärkeeffekte werden nicht berücksichtigt.
  • Die Probe beginnt mit 100 mL. Das Volumen des Verdünnungsmittels und der 0,1-M-starken Reagenzien trägt zum Gesamtvolumen bei; gemeinsame Ionen werden als HCl oder NaOH hinzugegeben, nicht als konjugiertes Salz.
  • Die Leitfähigkeitskoeffizienten sind Näherungswerte für Acetat-, Ammonium- und gemeinsame Zuschauerionen. Eine Änderung des pK-Werts ergibt ein anschauliches Analogon und keinen neu gemessenen Stoff.
  • Die Farbe des Messgeräts ist eine virtuelle Indikatorüberlagerung. Die Teilchenfarben stehen für repräsentative Anteile, nicht für die Bahnen einzelner Elektronen oder Moleküle.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Warum kann der ionisierte Anteil bei einer Verdünnung zunehmen, während die Ionenkonzentration abnimmt?
  2. Q2Warum verringert eine gewöhnliche starke Säure den Anteil des Anions der schwachen Säure, obwohl die Gesamtleitfähigkeit steigt?

Häufig gestellte Fragen

Wird dabei immer die Ionisierungsformel mit der Quadratwurzel verwendet?

Nein. Die vollständige Elektroneutralitätsgleichung berücksichtigt Wasser und starke Elektrolyte und bleibt daher auch dann anwendbar, wenn die übliche Näherung für einen geringen Ionisierungsgrad nicht mehr gilt.

Ändert die Zugabe von Wasser die Anzahl der Formeleinheiten des schwachen Elektrolyten?

Nein. Sie verändert das Gesamtvolumen und die Gleichgewichtsverteilung, während die analytische Stoffmenge des schwachen Elektrolyten unverändert bleibt.