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| Aufgabe | Eine charakteristische Größe für Säuren ist die Protolysekonstante, die auch als KS-Wert bezeichnet wird. Die Protolysekonstante der schwachen Säure Propansäure (HPr) lässt sich auf elektrochemischem Wege bestimmen, indem man die betreffende Säure in einer vorgegebenen Ausgangskonzentration zum Bestandteil eines Galvanioschen Elementes macht.
Weitere Angaben:
neg.Pol:
- Standard-Wasserstoff-Elektrode
- Elektrolytlösung: Hpr; 1 mol/l
pos.Pol:
- Standard-Wasserstoff-Elektrode
- Elektrolytlösung: HCl; 1 mol/l
Die gemessene Spannung (U) beträgt 0,143 Volt.
Aufgabe 1)
Erläutern Sie das Reaktionsverhalten von (sehr) starken und schwachen Säuren in wässriger Lösung anhand eines Beispieles.
Aufgabe 2)
Erklären Sie den Aufbau der Apparatur und die des Messung zugrunde liegenden Vorgänge.
Aufgabe 3)
Legen Sie dar, wie man mit Hilfe der gemessenen Spannung due Protolysekonstante bestimmen kann.
(Zusatzinformation: Der Dissoziationsgrad [mm] \alpha [/mm] ist kleiner als 1%.
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Aufgaben 1 und 2 habe ich weitgehed richtig...aber was muss ich bei der 3. Aufgabe rechnen?
D.Q.
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Hallo Dr. Quagga,
nun, es ist einfach mit der Nernst'schen Gleichung zu rechnen, so wie bisher. Also an der Standard-Wasserstoff-Elektrode in Propansäure mit c = 1 mol/l findet wie gehabt statt:
[mm] H_{2} [/mm] <--> 2 [mm] H^{+} [/mm] + 2 [mm] e^{-}
[/mm]
E = [mm] E_{0} [/mm] + [mm]\bruch{0,059 V}{z}[/mm] * lg [mm]\bruch{[Ox.]}{[Red.]}[/mm]
[mm] E_{HPr} [/mm] = [mm] E_{0} [/mm] + [mm]\bruch{0,059 V}{2}[/mm] * lg [mm]\bruch{[H^{+}]^{2}}{[1]}[/mm] = - 0,143 V
[mm] E_{0} [/mm] ist konventionsgemäß 0, die "Konzentration" (bzw. Partialdruck) des gasförmigen Wasserstoffs an der platinierten Platinelektrode mit p = 1013 hPa wird verabredungsgemäß gleich 1 gesetzt.
Daraus erhalten wir:
lg [mm] [H^{+}] [/mm] = - 2,424
[mm] [H^{+}] [/mm] = 0,0038 mol/l
Jetzt stellen wir noch das Massenwirkungsgesetz für die Protolyse von Propansäure auf:
HPr + [mm] H_{2}O [/mm] <--> [mm] Pr^{-} [/mm] + [mm] H_{3}O^{+}
[/mm]
[mm] K_{S} [/mm] = [mm]\bruch{[H_{3}O^{+}] * [Pr^{-}]}{[HPr]_{Glgw.}}[/mm]
[mm] [H^{+}] [/mm] = [mm] [Pr^{-}] [/mm] und da der Dissoziationsgrad [mm] \alpha [/mm] kleiner als 1% ist, kann man setzen:
[mm] [HPr]_{Glgw.} [/mm] = [mm] [HPr]_{0} [/mm] - [mm] [H_{3}O^{+}] \approx [HPr]_{0}
[/mm]
also: [mm] K_{S} [/mm] = [mm]\bruch{[H_{3}O^{+}]^{2}}{[HPr]_{0}}[/mm]
einsetzen: [mm] K_{S} [/mm] = [mm]\bruch{(0,0038 mol/l)^{2}}{1 mol/l}[/mm] = 1,42 * [mm] 10^{-5} [/mm] mol/l
und [mm] pK_{S} [/mm] = 4,85 (Literaturwert: [mm] pK_{S} [/mm] = 4,87)
LG, Martinius
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Vielen Dank wegen der Ausführlichkeit der Erklärung...
D.Q.
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