Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 02.05.2018, 18:45   #1   Druckbare Version zeigen
TheWeeMan  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
Löslichkeitsprodukt chemisch/mathematisch erklären

Guten Abend liebe Community,
ich habe eine Aufgabe vor mir liegen, welche ich mathematisch gelöst habe, aber den chemischen Hintergrund nicht verstehe.

Also in einem Kolloquium wurde ich gefragt warum Eisenvandat nicht während eines alkalischen Sturzes ausfällt aber Eisenhydroxid? Es wurden keine Konzentration oder die jeweiligen Löslichkeitsprodukte genannt/gegeben.

Mathematische Lösung
{L(FeVO_4)=c(Fe^{3+})*c(VO_4^{3-})}
{L(Fe(OH)_3)=c(Fe^{3+})*c(OH^{-})^3}

jetzt forme ich das Löslichkeitsprodukt von dem Eisenhydroxid nach der {c(Fe^{3+})=\frac{L(Fe(OH)_3)}{c(OH^{-})}} um.

Jetzt kann ich die c(Fe{3+}) in das Löslichkeitsprodukt von dem Eisenvandat einsetzen und bekomme folgenden Ausdruck
{L(FeVO_4)=\frac{L(Fe(OH)_3)*c(VO_4^{3-})}{c(OH^{-})^3}}

Da diese Fällung während eines alkalischen Sturzes vonstatten geht, ist der pH-Wert=14 und der pOH-Wert=1 und somit die {c(OH^{-})=10^{-1}}

Wenn ich jetzt die Hydroxidkonzentration in das Löslichkeitsprodukt von Eisenvandat einsetze, erkennt man, dass das Ionenprodukt kleiner wird als das Löslichkeitsprodukt (Ionenprodukt<Löslichkeitsprodukt=Lösung ist nicht gesättig, somit keine Fällung!)

Das war meine mathematische Erklärung für die Aufgabe, dies konnte ich aber auch nur aufstellen, da ich weiß das ich das so machen muss. Ich habe aber super Probleme es chemisch zu erklären wieso ich das umgestellte Löslichkeitsprodukt von Eisenhydroxid in das Löslichkeitsprodukt von dem Eisenvandat einsetzen muss/kann.
Es wäre schön, wenn mir dies jemand erklären könnte. Ein dickes dankeschön gibt es im voraus!

Gruß
TheWeeMan
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Alt 03.05.2018, 11:14   #2   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.086
AW: Löslichkeitsprodukt chemisch/mathematisch erklären

Hi WeeMan,

die Vorgänge beim alkalischen Sturz theoretisch quantitativ zu erklären halte ich für unmöglich. Die Vorgänge dabei werden wesentlich von der schnellen Durchmischung des Analyten mit der Lauge beeinflusst, sonst würde man so was nicht machen. Bei diesen Bedingungen mit Gleichgewichten zu rechnen ist Unsinn. (Wer zuerst einem passenden Anion begegnet, fällt zuerst aus.)
Ein Gleichgewicht stellt sich vielleicht ein wenn Du Eisenlösung mit Vanadat im Unterschuss versetzt und den pH anschließend anhebst. Dann hast Du prinzipiell erst mal eine Mischung von Eisenvanadat und Eisenhydroxid. Wie schnell sich das GG zwischen diesen beiden einstellt ist völlig offen.
Kurz, vergiss es.

Freundliche Grüße
cg
cg ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 03.05.2018, 15:59   #3   Druckbare Version zeigen
TheWeeMan  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Löslichkeitsprodukt chemisch/mathematisch erklären

Hallo cg,
danke für deine Antowrt!
Dann habe ich noch eine Frage dazu. Also das Kolloqium bezog sich auf das qualitative Labor, also Trennungsgang der Kationen.
Im Skript steht, dass diese Kationen im Trennungsgang mit Urotropin gefällt werden und somit Eisen als Eisenhydroxid und Vanadium als Eisenvandat ausgefällt werden. Danach löst man den Niederschlag mit verdünnter HCl und macht danach den Alkalisturz. Deswegen hat mich die Frage des Professors irritiert, da während des alkalischen Sturzes Eisen als {Fe^{3+}} und Vanadium als {VO_2^{2+}}vorliegt. Durch den "Alkalisturz" fällt Eisen als Eisenhydroxid aus und Vanadium bleibt als {VO_4^{3-}}-Anion in Lösung. Also wie Sie schon sagten, absoluter Kappis dies per Löslichkeitsprodukt berechnen zu lassen bzw Aussagen zu können warum das eine ausfällt und das andere nicht.
So viel zu lange um den heißen Brei gequatscht!
Aber vielleicht haben SIe noch einmal 5 Minuten Zeit mir etwas anderes zu erklären, weil ich den mathematischen Hintergrund nicht nachvollziehen kann, wieso ich einfach das Löslichkeitsprodukt des Eisenhydroxid zu {c(Fe(OH^{-})_3)} umformen kann und dann ist das Löslichkeitsprodukt von dem Eisenvandat einsetzen darf?

Gruß
WeeMan
TheWeeMan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 03.05.2018, 20:28   #4   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.086
AW: Löslichkeitsprodukt chemisch/mathematisch erklären

Hi WeeMan,

rein mathematisch hast Du zwei Gleichungen mit zwei Variablen. Wenn Du dieses Gleichungssystem löst erhältst Du eine Gleichung, die die Funktion beschreibt. Hier also die Funktion [Vanadat] = f( [OH^-] ) mit den beiden Löslichkeitsprodukten als Naturkonstanten.

Ganz chemisch praktisch beschreibt das die Beobachtung, dass die Konzentration des Vanadats in Lösung von deren pOH-Wert abhängt.

Freundliche Grüße
cg
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.05.2018, 16:21   #5   Druckbare Version zeigen
TheWeeMan  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Löslichkeitsprodukt chemisch/mathematisch erklären

Hallo cg
ich bedanke mich für deine Geduld. Ich hab es endlich verstanden

Dann wünsche ich dir noch einen angenehmen Restsonntag!

Gruß
WeeMan
TheWeeMan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.05.2018, 21:24   #6   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.086
AW: Löslichkeitsprodukt chemisch/mathematisch erklären

Da nich für. Freut mich.
cg ist offline   Mit Zitat antworten
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Stichworte
alkalisturz, fällungsreaktion, löslichkeitsprodukt

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