Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 25.05.2018, 09:53   #1   Druckbare Version zeigen
Segra Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 1
Dissoziationsgleichgewicht in DGL einbauen

Liebes Forum,
ich habe ein Problem, welches wahrscheinlich in verschiedene Unterforen passen würde, doch glaube ich, dass ich hier ganz richtig bin, falls nicht darf das Topic natürlich verlegt werden. Ich habe jetzt selber eins, zwei Wochen lang gegrübelt und gesucht, doch bin nicht fündig geworden und hoffe auf eure Schwarmintelligenz.
Es geht um folgendes:
Ich muss den Verlauf folgender Reaktionen möglichst genau programmieren unter Berücksichtigung des Dissoziationsgleichgewichtes der Säure.

{H_2BO_3^- + H^+ \rightarrow H_3BO_3}
{5I^- + IO_3^- + 6H^+ \rightarrow 3I_2 + 3H_2O}

Ich habe mir dazu Stoffmengenbilanzen für die Stoffe erstellt, hier soll es jedoch primär um die Änderung von Hplus gehen. Die Änderung ist wie folgt:

{\frac{dn_{H^+}}{dt} = -r_1V_1 - 6r_2V_2}


Die Hplus-Ionen kommen aus Schwefelsäure, und hingegen meiner Schulchemiekenntnisse habe ich festgestellt, dass Schwefelsäure für pH-Werte ungefähr kleiner 2 nicht mehr vollständig dissoziiert vorliegt, sondern ebenfalls HSO4- vorliegt.
Ihr müsst euch vorstellen, ich habe eine Lösung mit H2BO3-, Iodid und Iodat und eine zweite Lösung mit 0,1 molarer Schwefelsäure, die ich zusammenkippe.
Durch die Reaktionen werden Hplus-Ionen verbraucht. Durch das Dissoziationsgleichgewicht wird HSO4- zu Hplus und SO4- und genau hier ist mein Problem.
Wie baue ich die Dissoziation von HSO4- zu Hplus in meine DGL für Hplus ein? Ich habe bisher verschiedene Ansätze mit Hilfe des Ks-Werts gemacht, doch die Lösung, die mir mein Code ausspuckt kann nicht richtig sein, da HSO4- bei mir übrig bleibt.


Weiß jemand wie der Term aussehen muss, den ich der Änderung von Hplus hinzufügen muss?


Bin über jede Antwort sehr dankbar
Segra ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 25.05.2018, 16:11   #2   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.025
AW: Dissoziationsgleichgewicht in DGL einbauen

ein paar anmerkungen:
Zitat:
Zitat von Segra Beitrag anzeigen
{H_2BO_3^- + H^+ \rightarrow H_3BO_3}
dein "H2BO3- " gibt es garnicht: borsaeure ( "B(OH)3" ) reagiert vielmehr nach folgendem schema sauer: B(OH)3 + H2O {\leftrightarrow} [B(OH)4]- + H+


Zitat:
(...)Ich habe mir dazu Stoffmengenbilanzen für die Stoffe erstellt, hier soll es jedoch primär um die Änderung von Hplus gehen. Die Änderung ist wie folgt:

{\frac{dn_{H^+}}{dt} = -r_1V_1 - 6r_2V_2}
was auch immer deine parameter "r1, r2, V1 und V2" bedeuten moegen: sofern du deine stoffmengenbilanzen nicht vollstaendiger aufgestellt hast als diese duerren parameter es andeuten, fehlt dir da einiges, denn (wenn man eine waessrige loesung betrachtet):

- [B(OH)4]- ist eine mittelstarke base (pKb ca. 4,75 , also klasse "ammoniak") und liegt daher bereits (initial-konzentrationsabhaengig) rueckprotoniert vor, schon bevor du da noch zusaetzlich mit schwefelsaeure angewackelt kommst

- das (pH-abhaengige)iodid/iodat-gleichgewicht endet nicht sofort beim I2, sondern beinhaltet - zumindest solange noch freies iodid da rumspaddelt, die symproportionierung also noch nicht abgeschlossen ist - weitere species des typs [I(2n+1)]-
(wegen I2 + I- {\leftrightarrow} [I-I-I (...)]- , {\to} polyiodid-anionen)

- und last, but not (by no way) least: das meinst du wirklich ernst mit "d n(H+)/dt" ? du willst da einen zeitaufgeloesten verlauf darstellen{\to} falls das stimmt , bist du hier eh auf der voellig falschen baustelle mit deinen ansaetzen ( denn die sind thermodynamisch, nicht kinetisch)

weiters (falls es doch nur um thermodynamik geht, s.o.):
das hier:

Zitat:
dass Schwefelsäure für pH-Werte ungefähr kleiner 2 nicht mehr vollständig dissoziiert vorliegt, sondern ebenfalls HSO4- vorliegt.
ist optimistisch (denn bei pH ~2 hast du bereits HSO4- : SO42- ca. 1:1 ): je nach gefuehl und wellenschlag ( was soll fuer meine zwecke "hinreichend weit vollstaendig dissoziiert" sein ? ) setzt man da mit pH > 3-4 an, so im allgemeinen


Zitat:
Ihr müsst euch vorstellen,
(...)
Wie baue ich die Dissoziation von HSO4- zu Hplus in meine DGL für Hplus ein?
Bin über jede Antwort sehr dankbar
m.a.n. geht sowas nur ueber eine hinreichend vollstaendige ladungsbilanz*) (wobei dann das arbeiten mit DGL entfaellt, man jedoch ggf. - und in diesem fall auf sicher - gleichungen in [H+]x hoeherer ordnung numerisch zu loesen hat, wenn man einen ausdruck H+ ( c0(borat, iodid, iodat, schwefelsaeure)) wuenscht )

... und da findet dann auch das Ks(II) der schwefelsaeure dann seinen ihm gebuehrenden platz darin


soweit zunaechst ein paar erste gedanken zu deinem problem, und ich hoffe sie sind dir irgendwie hilfreich

gruss

Ingo


*)
wie man sowas dann macht dazu such doch bitte mal beiwpw. mit der suchfunktion hier im forum unter meinem namen nach entsprechenden beispielen: ich hab da einiges ausgearbeitet
... und aber dir dein beispiel hier jetzt geeignet aufzubereiten das ist mir, da das doch recht umfangreich wird, ehrlich gesagt ehrenamtlich denn dann doch zu muehsam
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