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Alt 08.03.2018, 14:57   #1   Druckbare Version zeigen
Ignis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 2
Zitronensäure, Berechnung der Konzentration

Hallo,

in Sachen Verdünnung bzw. Anmischen von Zitronensäure stehe ich total auf'm Schlauch und benötige Eure Hilfe.

Es soll eine 4%ige Zitronensäurelösung angesetzt werden; da es sich bei der Ausgangssubstanz nicht um eine Flüssigkeit mit bekannter Konzentration handelt, sondern um einen Feststoff, lassen sich die gängigen Verdünnungsregeln (Prozentrechnung, Mischungskreuz) hier nicht anwenden.

Folgende Überlegungen:
1.) 100 %ige Zitronensäure wäre entweder der Feststoff (Zitronensäure-Monohydrat oder wasserfrei) oder eine gesättigte Lösung, wobei die Löslichkeit temperaturabhängig ist. DIE gelöste Zitronensäure mit maximaler Konzentration gibt es also nicht.
2.) Mit dem Volumen lässt sich hier nicht exakt arbeiten, da je nach Korngröße das Volumen des Zitronensäurepulvers schwankt. Also 4 cm³ Zitronensäure + 96 cm³ Wasser = 100 cm³ 4 %ige Zitronensäure funktioniert nicht (mal ganz abgesehen davon, dass diese einfache Volumenaddition beim Lösen von Salzen etc. in Wasser ohnehin nicht zutrifft).
3.) Bei der Berechnung muss sicherlich nur die molare Masse der Zitronensäure betrachtet werden, nicht der Anteil des Kristallwassers im Monohydrat, das ja zur Säurewirkung/-konzentration nichts beiträgt.

Wie kommt man jetzt hier weiter?

(Oder anders gefragt: Ein Päckchen Zitronensäure aus dem Supermarkt (5 g, von Dr. Oetker) wird in 100 ml Wasser aufgelöst. Welche Konzentration ergibt sich? Jedenfalls keine 5 %, denn es müsste ja die Dichte mitbetrachtet werden ...)
Ignis ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.03.2018, 15:33   #2   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.847
AW: Zitronensäure, Berechnung der Konzentration

willkommen hier.

Eine 4%-Lösung von Zitronensäure erhält man durch Auflösen von 4 g Zitronensäure in 96 g (=96 mL) Wasser.
Liegt das Monohydrat vor, muss man mittels molarer Masse berechnen, wieviel davon 4 g der reinen Säure enthalten. Das Gewicht des Kristallwassers zieht man von den 96 g ab.
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De Moines Tribune, 6 February 1955
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Alt 08.03.2018, 15:54   #3   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.101
AW: Zitronensäure, Berechnung der Konzentration

vorbemerkung : es sollte klar sein, dass es sich allerhoechstwahrscheinlich bei deiner aufgabenstellung wg. der prozentangabe um {\omega} = m(stoff)/mgesamt handelt (es gibt ja auch noch andere gehaltsangaben in % ausgedrueckt, als nur das massenverhaeltnis)

Zitat:
1.) 100 %ige Zitronensäure wäre entweder der Feststoff (Zitronensäure-Monohydrat oder wasserfrei)
da gibts kein "oder": das ist die reine, wasserfreie zitronensaeure (wobei generell gesehen der aggregatzustand zunaechst unbestimmt ist: koennte also auch thermisch verfluessigte zitronensaeure, m.p. 153°C , sein)

das monohydrat waere sodann { \omega \ _\approx \ } 91,43%ige zitronensaeure ... oder aber {\omega} = 100%iges zitronensaeure-monohydrat

Zitat:
oder eine gesättigte Lösung,
nein (wenn wir ueber {\omega} reden ... man koennte jedoch - bei gegebener bezugstemperatur - naturlich einen gehalt auch als % seines max. saettigungsgehalts dortselbst ausdruecken, ja, aber das ist allerhoechst ungebraeuchlich)

Zitat:
DIE gelöste Zitronensäure mit maximaler Konzentration gibt es also nicht.
ich weiss was du meinst... jedoch: wenn du im 3d zustandsdiagramm "zitronensaeure - wasser - temperatur" mal so im gehaltsgebirge spazieren gehst, gedanklich, wirst du sicherlich frueher oder spater auf den absoluten Mount Everest treffen, dortselbst
{\to} gibts also doch
(nuetzt dir aber wenig diese info)

Zitat:
Bei der Berechnung muss sicherlich (...)
nein: die kenntnis von M ist nicht erforderlich
... denn x gramm zitronensaeure in x gramm gesamtmasse ist stets {\omega} = 100 %ig , und y gramm zitronensaeure in y +z gramm gesamtmasse dann halt {\omega} = y/(y+z) *100 prozentig


... und ansonsten: siehe obigen beitrag von chemiewolf (mit dem ich mich ueberschnitten hab)


gruss

Ingo

Geändert von magician4 (08.03.2018 um 15:59 Uhr)
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.03.2018, 18:25   #4   Druckbare Version zeigen
Ignis Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 2
AW: Zitronensäure, Berechnung der Konzentration

Vielen Dank für die schnellen Antworten!

D.h. für 1 kg 4 %ige Zitronensäure sind demnach 40 g Zitronensäure (wasserfrei) und 960 g [= 960 ml] Wasser nötig.
Um 1 Liter fertige Säure/Lösung zu erhalten, müssen die Massenanteile entsprechend hochgerechnet werden: (1 kg/0,96 kg) x 40 g = 41,66 g


Bei der Monohydrat-Variante sind statt der 40 g (s.o.) erforderlich:
40 g x (210,1 g/mol / 192,1 g/mol) = 43,74 g

Bezogen auf 1 Liter fertige Säurelösung sind das dann
(1 kg / 0,956 kg) x 43,74 g = 45,75 g

Korrekt?

Und noch die praktische Frage am Rande, die im Handel als Pulver erhältliche Zitronensäure, ist das üblicherweise die wasserfreie Version oder das Monohydrat?
Ignis ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.03.2018, 19:38   #5   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.847
AW: Zitronensäure, Berechnung der Konzentration

Zitat:
Zitat von Ignis Beitrag anzeigen
Um 1 Liter fertige Säure/Lösung zu erhalten, müssen die Massenanteile entsprechend hochgerechnet werden: (1 kg/0,96 kg) x 40 g = 41,66 g
das kann man nicht allgemein sagen. Dazu müsste man die Dichte der Lösung kennen. Falls die sich nicht von Wasser unterscheidet, entspräche das kg Lösung auch 1L.
Zitat:
Zitat von Ignis Beitrag anzeigen
40 g x (210,1 g/mol / 192,1 g/mol) = 43,74 g
wenn die molaren Massen stimmen, ja, entsprechend benötigt man dann aber 960 g - 3,74 g = 956,26 g Wasser
__________________
The State Senate of Illinois yesterday abandoned its Committee on Efficiency and Economy for reasons of 'efficiency and economy'.
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