Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 10.10.2018, 10:25   #1   Druckbare Version zeigen
Mr_M Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Folgendes Problem: Es soll ein Säurebad mit insgesamt 100L angesetzt werden. Die Zielkonzentration ist 3% HF und 5% HNO3. Als Ausgangslösungen stehen 40%ige HF und 65%ige HNO3 zur Verfügung.
Fragestellung: Wieviel Wasser, Wieviel HF40% und wieviel HNO3 65% werden benötigt, um das geforderte Bad anzusetzen.
Das ganze bezieht sich auf Raumtemperatur.
Bitte die Rechenschritte aufzeigen und erklären, da es sich nur um ein Beispiel handelt und mir diese Aufgabenstellung mit verschiedenen Ausgangsstoffen und Konzentrationen häufiger begegnen.
Vielen Dank im Vorab für Eure Hilfe!
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Alt 10.10.2018, 10:48   #2   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.657
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Das Grundsätzliche Herangehen an diese Problematik ist folgendes (unter der Annahme, dass die % Massen% sind und das Ganze nicht sehr exakt sein muss, da die Dichten nicht bekannt sind):

1. Menge der benötigten Säure 1 für 100 g ausrechnen.
2. Menge der benötigten Säure 2 für 100 g ausrechnen.
3. Mit Wasser bis 100g auffüllen.

Wenn die von 1 abweichende Dichte der fertigen Lösung relevant ist, dann muss die Dichte der Ziellösung bestimmt werden, erst in einem ungenauen Ansatz, dann in immer genaueren Ansätzen, bis die erforderliche Genauigkeit erreicht ist.

Wenn die Angabe komplett in Vol% gemeint ist (so wie 20 Vol% Ethanol), dann ist sie m.E. Humbug, da das dahinter stehende Verfahren so nicht angewandt werden kann.
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Alt 10.10.2018, 11:05   #3   Druckbare Version zeigen
Mr_M Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Die % Angaben der Hersteller auf den Säurekanistern in der Praxis beziehen sich denke ich immer auf die Masse. Soweit so richtig. Mit der Genauigkeit ist das so eine Sache. Ich würde gerne verstehen, wie ich im Ansatz auch genaue Ergebnisse bekommen kann, wenn die Anforderung danch besteht. (Derzeit nicht näher definiert). Die Dichte der Ausgangslösungen ist sicher maßgebend, da deutlich abweichend von 1, z.B. 1,14 bei HF 40% lt. Tabellenwert. Bei der Ziellösung kann denke ich die Abweichung von 1 erstmal vernachläßigt werden. Nur weiß ich immer noch nicht die Herangehensweise, sei es für 100g oder für 100gk (Liter bei Dichte = 1)
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Alt 10.10.2018, 12:05   #4   Druckbare Version zeigen
imalipusram  
Mitglied
Beiträge: 6.626
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

1L 40% HF enthält 400g HF, 100L 3% HF enthalten 3kg HF. Also brauchst Du 7.5L. Über die Dichte weißt Du auch, wieviel Wasser Du mitbringst.
Salpetersäure ebenso berechnen.

Nimmst Du eine Dichte von 1kg/L für die fertige Brühe an, kommen 8L (8kg) von den Säuren, xL (xkg) vom mitgeschleppten Wasser und der Rest ist das, was auf 100L (100kg) fehlt.

In der Praxis besser mit knapp der geschätzten Menge Wasser anfangen, die Säuren langsam und vorsichtig zugeben, gut umrühren und dann auf 100L (100kg) auffüllen.

mE ist das Wichstigste, zu dokumentieren, wie man genau vorgegangen ist, um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Ansonsten ist die Angabe von einstelligen Prozentwerten nicht sonderlich genau.
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Geändert von imalipusram (10.10.2018 um 12:19 Uhr)
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Alt 10.10.2018, 12:11   #5   Druckbare Version zeigen
Adders Männlich
Mitglied
Beiträge: 591
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Wenn es sehr genau werden soll (also die Dichte der endgültigen Lösung nicht als 1 kg/L angenommen werden kann) würde ich erst über die Massen eine Lösung herstellen, die ein Volumen > 100 L hat (z.B. 110 kg) und dann 100 L davon ins Bad füllen und den Rest entsorgen.
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Alt 10.10.2018, 12:16   #6   Druckbare Version zeigen
imalipusram  
Mitglied
Beiträge: 6.626
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Zitat:
Zitat von Adders Beitrag anzeigen
Wenn es sehr genau werden soll (also die Dichte der endgültigen Lösung nicht als 1 kg/L angenommen werden kann) würde ich erst über die Massen eine Lösung herstellen, die ein Volumen > 100 L hat (z.B. 110 kg) und dann 100 L davon ins Bad füllen und den Rest entsorgen.
Versteh ich jetzt nicht: Man kann doch die benötigten Mengen der Säuren genau berechnen und dann auf 100L mit Wasser auffüllen. Im schlimmsten Fall (der Behälter habe keine 100L Marke) erst mal 100L (100kg) Wasser einfüllen, einen Markierungsstrich anbringen, etwas Wasser rausnehmen, Säuren reingeben und dann mit Wasser justieren.
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Alt 10.10.2018, 12:20   #7   Druckbare Version zeigen
Adders Männlich
Mitglied
Beiträge: 591
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Zitat:
Zitat von imalipusram Beitrag anzeigen
Versteh ich jetzt nicht: Man kann doch die benötigten Mengen der Säuren genau berechnen und dann auf 100L mit Wasser auffüllen. Im schlimmsten Fall erst mal 100l Wasser einfüllen, einen Markierungsstrich anbringen, etwas Wasser rausnehmen, Säuren reingeben und dan mit Wasser justieren.

Naja, aber wenn die Dichte nicht 1 kg/L ist, dann sind 100 L Lösung ja nicht gleich 100 kg und wenn man also z.B. 3 kg HF drin hat ist das ungleich 3 %.
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Alt 10.10.2018, 12:22   #8   Druckbare Version zeigen
imalipusram  
Mitglied
Beiträge: 6.626
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Zitat:
Zitat von Adders Beitrag anzeigen
Naja, aber wenn die Dichte nicht 1 kg/L ist, dann sind 100 L Lösung ja nicht gleich 100 kg und wenn man also z.B. 3 kg HF drin hat ist das ungleich 3 %.
Wieso? Es sollen doch 3% (m/v) HF in 100L drinnen sein.
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Alt 10.10.2018, 12:23   #9   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.657
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Solange es Massen% sind ist das alles kein Ding und die Dichte unerheblich. Du solltest nur auf einer Waage arbeiten.
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Alt 10.10.2018, 12:28   #10   Druckbare Version zeigen
Adders Männlich
Mitglied
Beiträge: 591
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Zitat:
Zitat von imalipusram Beitrag anzeigen
Wieso? Es sollen doch 3% (m/v) HF in 100L drinnen sein.

Hab ich was übersehen? Ich würde annehmen, dass % (m/m) gemeint sind. Also 3 kg HF in 100 kg Lösung.
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Alt 10.10.2018, 12:30   #11   Druckbare Version zeigen
Mr_M Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Danke erstmal für die Antworten. Ob das Bad nachher 95L oder 105 L hat ist völlig nebensächlich. Wichtig ist, dass die Konzentrationen möglichst genau sind, um nachher auf Ätzraten umrechen zu können. Alle Schritte sind natürlich mit Ungenauigkeiten behaftet, daher möchte ich beim Ansetzten der Lösungen möglichst genau sein, damit sich die Fehler nicht aufsummieren...
Mr_M ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.10.2018, 12:32   #12   Druckbare Version zeigen
Mr_M Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Wie anfangs geschrieben handelt es sich bei den Angaben um M%, allerdings werden die Ausgangsstoffe mit Messbecher abgemessen, bzw. über Durchfluss, d.h. Volumenbezogen, so dass ich für den jenigen der die Lösungen ansetzen muss, genaue Volumen Angaben machen muss (also umrechnen).
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Alt 10.10.2018, 12:36   #13   Druckbare Version zeigen
Adders Männlich
Mitglied
Beiträge: 591
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Wenn das Volumen nicht so wichtig ist, einfach über die Massen gehen.
Also z.B. 3 % HF in 100 kg bedeutet 3 kg reines HF. Da 40 % Lsg. zur Verfügung steht {m_{HF 40%}=\frac{3 kg}{0.4}=7.5 kg}.
Analog für HNO3 verfahren. Dann auf einer Waage ordentlich Wasser vorlegen, Säuren hinzufügen, auf 100 kg Lösung insgesamt auffüllen, fertig.


edit: Ok, wenn du die Säuren über Volumen abmessen musst, dann brauchst du die Dichten der Ausgangssäuren.
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Alt 10.10.2018, 12:44   #14   Druckbare Version zeigen
Mr_M Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

Also 40%ige HF hat eine Dichte von 1,135 g/cm³, 65%ige HF 1,391 g/cm³
3%ige HF liegt bei 1,101 und 5%ige HNO3 bei 1,026, also kann man bei der Zielbrüge von ca 1,15 g/cm³ ausgehen. So dass die Ausgangslösungen, von denen die erforderlichen Massen dann bekannt sind, einfach über die Dichte zurück auf die erforderlichen Volumina gerechnet werden können, oder liege ich da falsch?
Mr_M ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 10.10.2018, 12:48   #15   Druckbare Version zeigen
Mr_M Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 9
AW: Ansetzen einer Säure -Lösung mit 3 Komponenten

da waren wohl Fehler drin
3%HF 1,010, 5%HNO3 1,026, Zielbrühe ca. 1,018
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hf, hno3, konzentration, mischung, säure

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