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Alt 24.06.2009, 09:44   #1   Druckbare Version zeigen
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Themenersteller
Beiträge: 167
Hydratation von Ionen - Verständnisproblem bzgl. der Energie

Hallo!

Ich beschäftige mich gerade mit Lösungsvorgängen und habe bei dem Thema Dissoziation / Hydratation ein Verständnisproblem bzgl. der Energie (denke ich).

Die Vorgänge der Dissoziation und Hydratation sind doch immer aneinander gekoppelt. Wird ein Salz in Wasser gegeben, dissoziiert es in einzelne Ionen und an diese Ionen werden wiederum Wassermoleküle angelagert, was man Hydratation nennt.

Man muss die Gitterenergie aufbringen, um Ionen aus dem Ionengitter zu lösen. Soweit hatte ich das Thema verstanden. Doch dann wird es für mich unklar:

Wasser sind Dipole und lagern sich entsprechend ihrer Teilladung an ein Ion an. Wenn ich mir nun vorstelle, dass an ein negativ geladenes Ion die positive Seite eines Wassermoleküls "andockt", wird doch noch keine Energie frei, oder?
Andererseits steht in meinem Buch, dass durch "Anlagerung und der anschließenden vollständigen Umhüllung der Ionen" durch die Wassermoleküle Energie frei wird, die man Hydratationsenergie nennt.

Mir ist das aber irgendwie nicht klar. Ein Dipol wie Wasser neigt dazu, sich an ein entsprechend gegensätzliches Ladungsstück anzulagern, ja. Aber wieso "überträgt" diese Anlagerung Energie?

Erst dachte ich, dass die frei werdende Energie bei der Hydratation dadurch bedingt ist, dass die Gitterenergie in sozusagen ganz viele kleine Einzelenergien zerlegt wird, die dann in der Lösung mit den Hydraten "mitschwimmen". Aber das kann ja nicht stimmem, denn die Energie muss ja schon VOR dem letztlichen "Ablösungsvorgang" erbracht werden (sonst würde sich das Ion doch gar nicht lösen)...
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Alt 24.06.2009, 10:27   #2   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Hydratation von Ionen - Verständnisproblem bzgl. der Energie

Bei der Hydratation eines Ions werden ja Wassermoleküle an das Ion angelagert. Dabei enstehen sowas wie dative Bindungen zwischen dem Molekül und dem Ion - die entsprechende Bindungsenergie wird frei. Du sagst, das mit der Gitterenergie hättest du verstanden : wenn Na+ und Cl- Ionen sich aneinander anlagern, wird doch auch Bindungsenergie frei, nur nennt man sie in dem Fall Gitterenergie. Letztendlich ist es aber auch Energie die frei wird, weil sich Teilchen (elektrostatisch) aneinander binden.

lg
__________________
"Old geochemists never die, they merely reach equilibrium." (Antonio C. Lasaga ?)
ricinus ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 24.06.2009, 10:38   #3   Druckbare Version zeigen
Sponk Männlich
Mitglied
Beiträge: 966
AW: Hydratation von Ionen - Verständnisproblem bzgl. der Energie

Zitat:
Zitat von search Beitrag anzeigen
die Energie muss ja schon VOR dem letztlichen "Ablösungsvorgang" erbracht werden (sonst würde sich das Ion doch gar nicht lösen)...
Real finden die beschriebenen Prozesse natürlich parallel statt, die Idee des Wikipedia reference-linkBorn-Haber-Kreisprozesses - auf den Deine Frage offensichtlich anspielt - besteht jedoch gerade darin, dass man die einzelnen Teilprozesse (zur Berechnung) als vollständig isoliert betrachten kann.

In einem ersten Schritt wird also erst einmal das Ionengitter vollständig aufgebrochen. Hierfür ist eine Energiezufuhr nötig: die Gitterenergie. Anschließend werden alle Ionen hydratisiert. Und damit nun zu Deinem Problem mit der Hydratationsenergie...

Zitat:
Zitat von search Beitrag anzeigen
Wenn ich mir nun vorstelle, dass an ein negativ geladenes Ion die positive Seite eines Wassermoleküls "andockt", wird doch noch keine Energie frei, oder?
Doch! Man kann sich das so vorstellen, dass isolierte Ionen in ihrer potentiellen Energie die Arbeit speichern, die notwendig ist, um sie in einen isolierten Zustand zu überführen. Wenn sich nun ein entgegengesetzt geladenes Ion (oder wie im Fall der Hydratation ein permanenter Dipol) nähert, so wird ein Teil dieser potentiellen Energie als Hydratationsenergie wieder freigesetzt. Darum liefert dieser Teilprozess auch immer einen negativen Energiebeitrag zur Gesamtenergiebilanz.

Je nachdem welche der beiden Energien betragsmäßig größer ist, führt der Lösevorgang dann zu einem Aufwärmen (Betrag der Hydratationsenergie größer) bzw. Abkühlen der Lösung (Gitterenergie größer).

Zum Verständnis: Wenn Dir klar ist, warum die Gitterenergie aufgebracht werden muss, um ein Ionengitter aufzubrechen, dann kannst Du auch einsehen, dass die Hydratation Energie freisetzt: Beim Aufbrechen des Gitters musst Du die Anziehung der Ionen überwinden (Energieaufwand), dafür umgeben sich dann die Ionen mit Wassermolekülen, die sie nun anziehen (Energieentschädigung). Beides sind vergleichbare Prozesse, nur eben in unterschiedlicher Richtung (anderes Vorzeichen!).

Geändert von Sponk (24.06.2009 um 10:38 Uhr) Grund: ups, da war ricinus wohl schneller :)
Sponk ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 24.06.2009, 11:12   #4   Druckbare Version zeigen
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Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 167
AW: Hydratation von Ionen - Verständnisproblem bzgl. der Energie

Hmm, ich glaube es verstanden zu haben. Größter Fehler war wohl, den Vergleich zwischen den Energien nicht gezogen zu haben. Letztlich ist im Gitter eine Anziehung vorhanden (Energie wird gespeichert) genauso wie bei den Hydraten.

Dennoch werde ich mir die Hinweise von euch noch ein paar Mal durchlesen, um es wirklich zu verinnerlichen. Falls dann noch Fragen sind, komme ich auf euch zurück!

Danke schon einmal!
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gitterenergie, hydratation

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