Physikalische Chemie
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Grundlagen der Physikalischen Chemie
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Physikalische Chemie Ob Elektrochemie oder Quantenmechanik, das Feld der physikalischen Chemie ist weit! Hier könnt ihr Fragen von A wie Arrhenius-Gleichung bis Z wie Zeta-Potential stellen.

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Alt 08.06.2016, 18:03   #1   Druckbare Version zeigen
pemir Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
Uni-Aufgabe

Hallo liebe Mitglieder

Kann mir einer bei der Lösung dieser Frage helfen? Ich habe leider keine Ahnung und meine Komillitonen-Freundinnen leider auch nicht :-\



Die Aufgabe lautet:

Berechnen Sie die Konzentration der Komponenten NH3(aq), NH4+ und OH in einer ideal verdünnten wässrigen Lösung bei einem pH-Wert von 10 sowie die NH3- und Wasserdampfkonzentration in der idealen Gasphase. Die H+-Ionen können vernachlässigt werden. Die Temperatur sei 298,15 K und der Gesamtdruck des Systems 500 kPa. Die Gleichgewichtskonstante der NH3-Hydrolyse ist K = 1,806*10^-4. Der Henry-Koeffizient von NH3 in Wasser beträgt HnNH3 = 1,735 kPa kg mol^-1, der Sättigungsdampfdruck von Wasser ist ps = 3,166 kPa.

geg: -ideal verdünnten wässrigen Lösung bei einem pH-Wert = 10
-H+-Ionen können vernachlässigt
- K = 1,806*10-4 (NH3-Hydrolyse)
- HnNH3 = 1,735 kPa kg mol-1
- ps = 3,166 kPa (Sättigungsdampfdruck von Wasser)
-Temperatur: 25 °C oder T = 298,15
-Gesamtdruck des Systems 500 kPa



Das klingt alles so super kompliziert
Eure Carla
pemir ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.06.2016, 18:13   #2   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: Uni-Aufgabe

Ich bin mal von hinten angefangen.
p(gesamt) = 500 kPa
p(H2o) = 3,166 kPa
daraus entnehme ich: p(NH3) = 486,834 kPa
Um nun auf die Konzentration des NH3 in Wasser zu kommen, dachte ich, mit dem "Henry Koeffizienten" zurecht zu kommen.
Aber da "hakt es bei mir aus" bei der Einheit. Was bedeutet 1,735 kPa*Kg/mol ?
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Alt 08.06.2016, 18:44   #3   Druckbare Version zeigen
pemir Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
AW: Uni-Aufgabe

Oh wei, oh wei. Die 1,735 kPa kg mol-1 sollen ja der Henry-Koeffizient von NH3 in Wasser sein Wie könnten man denn weiter verfahren, wenn die Henry Konstante gegeben ist? Und wozu brauch ich überhauot die Gleichgewichtskonstante? Alles so verwirrend..

Ich hab im Anhang ein Bild von einer anderen Aufgabe reingelegt, damit man sieht was die Henry Konstante ist und wie sie die definieren.
Angehängte Grafiken
Dateityp: jpg Henry Konstante.jpg (35,9 KB, 8x aufgerufen)
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Alt 08.06.2016, 18:54   #4   Druckbare Version zeigen
pemir Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
AW: Uni-Aufgabe

Bei Wikipedia habe ich auch was dazu gefunden und zwar, dass es sich wohl um die Henry-Flüchtigkeitskonstante handeln muss. Bis auf das m^3 sind kPa und mol^-1 gegeben Theoretisch könnte man dann ja nach c umstellen, beide Werte (Henry Konstante und Partialdruck) eingeben und die Konzentration erhalten. Aber wäre das nciht zu simple? Warum sind Angaben zu der Gleichgewichtskonmstanten und dem Sättigungsdampfdruck gegeben?
Angehängte Grafiken
Dateityp: jpg Henry Konstante 2.jpg (35,3 KB, 4x aufgerufen)
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Alt 08.06.2016, 20:22   #5   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: Uni-Aufgabe

Also: Bezüglich der Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit, ist mir nur der henrysche Löslichkeits- ( Absoptions-) Koeffizient A im Gedächtnis. Wobei gilt:
{c_i=A\cdot p_i} mit der Dimension
{A={mol\over l\cdot Pa}}
Ich muß also erst mal nachdenken...
Deine Konstante könnte so etwas wie der Kehrwert sein, der dann mol(NH3) pro kPa und kg(Wasser) wäre.. mal sehen.....
Die Gleichgewichtskonstante regelt wohl die Hydrolyse, unter der ich die folgende Reaktion verstehe: {NH_{3, aq}+H_2O\ \to\ NH_4^+\,+ OH^-}

Geändert von Auwi (08.06.2016 um 20:30 Uhr)
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Alt 08.06.2016, 21:58   #6   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.239
AW: Uni-Aufgabe

mein vorschlag:

- ich wuerde mit der rueckrechnung aus dem pH beginnen, um daraus die GG-konzentration des NH3 im wasser zunaechst mal zu berechnen:

{K_B \ = \ \frac{[NH_4^+] \ * \ [OH^-]}{[NH_3]} \ }

sehe ich nun den vorgegebenen wert "K = 1,806*10^-4" als ne mischung aus tipfehler ( das muss "... mal 10 hoch minus fuenf" sein) und flusigkeit ( das K ist hier einheitenbehaftet: mol/L !) an {\to} 1,806*10-5 M waere der korrekte (und mit der literatur uebereinstimmende) wert
... so ergibt sich gut -naeherungsweise

{1,806 * 10^{-5} \  M \ = \ \frac{[NH_4^+] \ * \ [OH^-]}{[NH_3]} \  \approx \ \ \frac{\left([OH^-] \right)^2}{[NH_3]} \ = \ \frac{\left( 10^{-(14 \ - \ pH)} \ M \ \right)^2}{[NH_3]} }

{\to \ \ [NH_3]_{GG, waessrig} \ \ \approx \ \  5,537 * 10^{-4} \ M }

das also ist die sich in waessriger loesung einstellende NH3-konzentration, welche mit einem ueber der loesung stehenden entsprechenden NH3-partialdruck ueber Henry verknuepft ist (die Henry-konstante gibts uebrigens tatsaechlich in verschiedenen geschmacksrichtungen, und man muss da immer auf die dimension des werts achten, um den speziellen wert dann korrekt zu benutzen)

die aufgabenseitig vorgegebene dimension der KH "kPa * kg * mol-1" wuerde zu einem ausdruck passen, in dem die ammoniak-konzentration in der loesung statt in mol/L in mol/kg angegeben wird ("kg" als masse der loesung oder aber des loesungsmittels: das ist bei der berechneten konzentration jedoch hinreichend identisch, und so setze ich daher mal: 1 mol/L {_\approx} 1 mol/kg), mithin zu einer struktur
{K_H \  = \ \frac {p_{partial}}{c \ in \ mol/kg}}

... und somit ergibt sich fuer den gasraum ueber der loesung ppartial(NH3) = KH * c(in mol/kg) {_\approx} KH * c ( in M) = 1,735 * 5,537 * 10-4 kPa {_\approx} 9,607 * 10-4 kPa

das
also ist der partialdruck des ammoniaks im gasraum ueber der loesung
der wasserdampf-partialdruck ist , ebenso wie der gesamtdruck, ja vorgegben

... und der rest-druck "gesamt-druck minus ammoniak-druck minus wasserdampf-druck" ist dann eben "luft-partialdruck"

gruss

Ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.06.2016, 16:35   #7   Druckbare Version zeigen
pemir Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
AW: Uni-Aufgabe

oh super! Vielen, vielen Dank!

Wie toll, dass man es doch noch lösen konnte

Ich werde diese Lösung so übernehmen und "versuchen" in kleinen Schritten zu verstehen ^^
pemir ist offline   Mit Zitat antworten
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konzentration, lösung

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