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Alt 07.03.2008, 00:32   #1   Druckbare Version zeigen
Smeee  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
Löslichkeit von CO2 in Säuren/Basen

Hallo,

ich schreibe grade an einer Studienarbeit über Versuche zur Biogaserzeugung. Biogas besteht zum größten Teil aus Methan und CO2. In dem Zusammenhang muss ich mich mit der Löslichkeit von CO2 in Flüssigkeiten (insbesondere Säuren und Basen) auseinander setzen.

Nu bin ich Maschinenbauer und hab von dem einen Semester Chemie am Anfang des Studiums nicht so richtig viel behalten.

Was ich bis jetzt habe, ist, das CO2 sich in Wasser löst, und dort zu geringen Teilen Kohlensäure bildet (H2CO3, eine schwache Säure), bzw. diese reagiert weiter zu HCO3- und CO3-- (und entsprechend ein bzw. zwei H3O+ Ionen). (Dissoziationskonstante sagt selbst mir inzwischen was...)

Des weiteren verwendet man bei bestimmten Anwendungen starke Säuren, da sich darin CO2 schlecht löst, bzw. starke Laugen, weil sich CO2 darin besonders gut löst.
Hat das was damit zu tun, dass sich die Kohlensäure in starken Säuren schlechter in ihre Ionen "zerlegen" kann, weil schon so viele H+/H3O+ Ionen (wo ist da eigentlich der Unterschied?) da sind? Und damit irgendwelche Verhältnisse von CO2, H2CO3, HCO3 und CO3 nicht mehr klappen, wodurch dann einfach CO2 aus der Lösung muss, damit die Verhältnisse wieder stimmen?

Kann mir das jemand erklären? Gibt es da einen simplen Zusammenhang, den ich einfach nicht sehe oder bin ich total auf dem Holzweg?

Und wenn ihr schon dabei seid... Habt ihr vielleicht sogar ne halbwegs zitierfähige Quelle?

Gruß,

Smeee

P.S. Wollte da oben nicht irgendwie klugscheißen. Ich weiß, dass ihr wisst, dass Kohlensäure H2CO3 ist. Aber ich habe versucht, meinen (Un-)Wissensstand so gut es geht darzustellen.
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Alt 07.03.2008, 07:38   #2   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 13.701
AW: Löslichkeit von CO2 in Säuren/Basen

Du hast es schon richtig verstanden.

Kohlendioxid bildet mit Wasser Kohlensäure

CO2 + H2O <=> H2CO3

Diese Säure dissoziert zweimal.

H2CO3 => H+ + HCO3-

HCO3- => H+ + CO32-

Wenn man jetzt ein andere Säure hinzugibt wird das Gleichgewicht mehr und mehr zur undissozierten Säure gedrängt und CO2 ausgetrieben. Der bekannte Brausepulvereffekt (Natron und Zitronensäure).

Im umgekehrten Fall bei einer Base fangen die OH- Ionen die H+ Ionen ab und bilden Wasser und immer mehr Hydrogencarbonat bzw. Carbonat.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.03.2008, 10:25   #3   Druckbare Version zeigen
Smeee  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Löslichkeit von CO2 in Säuren/Basen

Und genau der letzte Schritt ist der, bei dem ich nicht mehr mitkomme...

also:

"Zu viele" H+ Ionen führen zu weniger HCO3 und CO3 und dafür zu mehr H2CO3. Aber was juckt daran das CO2? Da kann es doch höchstens passieren, dass aufgrund des Gleichgewichts zwischen Kohlensäure und Kohlendioxid ein Teil des H2CO3 wieder zu (gelöstem) CO2 wird. Aber so groß ist der Anteil des H2CO3 offensichtlich nicht, als dass das zu einer deutlichen Übersättigung der Lösung mit CO2 führen könnte.
Smeee ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.03.2008, 10:26   #4   Druckbare Version zeigen
Joern87 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.390
AW: Löslichkeit von CO2 in Säuren/Basen

Zitat:
Zitat von Smeee Beitrag anzeigen
Und genau der letzte Schritt ist der, bei dem ich nicht mehr mitkomme...

also:

"Zu viele" H+ Ionen führen zu weniger HCO3 und CO3 und dafür zu mehr H2CO3. Aber was juckt daran das CO2? Da kann es doch höchstens passieren, dass aufgrund des Gleichgewichts zwischen Kohlensäure und Kohlendioxid ein Teil des H2CO3 wieder zu (gelöstem) CO2 wird. Dann hab ich doch mehr davon. Und so groß ist der Anteil des H2CO3 offensichtlich nicht, als dass das zu einer deutlichen Übersättigung der Lösung führen könnte.
Kohlensäure ist extrem instabil.

Schon mal eine Flasche Mineralwasser geschüttelt?
__________________
mfg Jörn
Chemiker haben für alles eine Lösung!

Was macht Salz, wenn es pleite ist? Es geht in-Solvenz
Joern87 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.03.2008, 17:00   #5   Druckbare Version zeigen
Smeee  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: Löslichkeit von CO2 in Säuren/Basen

Bin da noch auf was gestoßen. Ich weiß nicht, ob das hilft, aber:

Das Henry-Gesetz besagt: Bei einem bestimmten Partialdruck eines Gases ist davon x mol/l in Wasser löslich. Eine starke Base verschiebt aber das Gleichgewicht zu den Ionen der Kohlensäure hin. Dadurch geht der Anteil an Kohlensäure zurück und wird aus dem Kohlendioxid nachgespeist, um das Gleichgewicht einzuhalten. Damit kann dann mehr CO2 gelöst werden, da alles, was nicht explizit CO2 ist, aus dem Henry-Gesetz rausfällt.

Wäre nett, wenn jemand was zu diesem Halbwissen sagen könnte...
Smeee ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 06.10.2008, 17:57   #6   Druckbare Version zeigen
StefanNuernberg  
Mitglied
Beiträge: 22
AW: Löslichkeit von CO2 in Säuren/Basen

Hi

Ich greife mal das Thema auf, anstatt einen neuen Threat zu eröffnen, da es meinem Problem nahe kommt.

Ich brauche für ein Gleichgewicht die Kohlensäure und Carbonatkonzentration in neutraler und basischer Lösung. Ich habe mir bereits erfolgreich ausgerechnet, wie gross die Konzentration der gelösten Kohlensäure ist und mittels der beiden Desprodonierungsgleichgewichte meine Carbonatkonzentration in der Lösung ausgerechnet.

Die Werte sind im neutralen und ammoniakalisch basischem Bereich plausibel. Dagegen im stark alkalischen komm ich berechnungstechnisch auf Konzentrationen von 106, was relativ sinnfrei ist.

Zu erwarten wäre in dem Fall, das irgendein Carbonat ausfällt. Es fällt aber nichts aus (Habe nur Natrium, Ammonium und Uranylionen drin, Rest ist hochreines Wasser).

Entsprechend gehe ich mal davon aus, das die Geschichte geschwindigkeitsbestimmt ist. Ich vermute, das der bestimmende Schritt die Lösung des CO2 im Wasser ist.


Meine Frage ist, ob meine Gedanken sinnvoll sind bzw. ob ihr irgendwelche Erfahrungswerte/Richtwerte/Hausnummern habt in der Richtung

Danke schonmal im Voraus

mfg
Stefan
StefanNuernberg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 07.10.2008, 11:41   #7   Druckbare Version zeigen
StefanNuernberg  
Mitglied
Beiträge: 22
AW: Löslichkeit von CO2 in Säuren/Basen

Frage hat sich geklärt. Hab in einer Literatur eine maximale Löslichkeit von 0,1 Mol für Ammonium/Natriumuranylcarbonate gefunden mit dem Hinweis, das eine erhöhte Natriumkonzentration sowie Temperatur negativen Einfluss auf die Löslichkeit haben.

Ich hab jetzt mal mit einer maximalen Carbonatkonzentration von 0,01 M gerechnet und die Ergebnisse schaun plausibel aus.

mfg
Stefan
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