Lernziele
- Bestimmen Sie die Ionenproduktkonstante von Wasser.
- Bestimmen Sie eine saure Lösung.
- Bestimmen Sie eine basische Lösung.
- Benutzen Sie die Konstante zum Berechnen oder wenn die andere bekannt ist.
Was ist drin?
Es gab eine Zeit, da konnte man die kleinen Kappen oben von einer Autobatterie abnehmen und den Zustand der Schwefelsäure im Inneren überprüfen. Wenn sie zu niedrig war, konnte man mehr Säure einfüllen. Aber Schwefelsäure ist ein gefährliches Zeug, deshalb sind die Batterien heute zum Schutz der Menschen versiegelt. Wegen der Gefährlichkeit der Säure ist es keine gute Idee, eine Batterie aufzuschneiden, um zu sehen, wie sie aussieht – man könnte sich Verätzungen zuziehen.
Das Ionenprodukt von Wasser
Die Selbstionisierung von Wasser (der Prozess, bei dem Wasser zu Hydronium- und Hydroxidionen ionisiert) tritt nur in sehr begrenztem Umfang auf. Wenn zwei Wassermoleküle zusammenstoßen, kann es zu einer Übertragung eines Wasserstoffions von einem Molekül auf das andere kommen. Die Produkte sind ein positiv geladenes Hydronium-Ion und ein negativ geladenes Hydroxid-Ion.
Wir verwenden oft die vereinfachte Form der Reaktion:
Die Gleichgewichtskonstante für die Selbstionisierung von Wasser wird als Ionen-Produkt für Wasser bezeichnet und erhält das Symbol 
.
Das Ionenprodukt von Wasser 
ist das mathematische Produkt aus der Konzentration der Wasserstoffionen und der Hydroxidionen. Man beachte, dass H 2 O nicht in den Ausdruck für das Ionenprodukt einbezogen wird, da es eine reine Flüssigkeit ist. Der Wert von ist sehr klein, entsprechend einer Reaktion, die die Reaktanten begünstigt. Bei 25 °C beträgt der experimentell ermittelte Wert von in reinem Wasser 1,0 × 10 -14.
In reinem Wasser sind die Konzentrationen von Wasserstoff- und Hydroxidionen gleich groß. Reines Wasser oder jede andere wässrige Lösung, in der dieses Verhältnis gilt, wird als neutral bezeichnet. Um die Molarität jedes Ions zu bestimmen, wird die Quadratwurzel aus genommen.
Eine saure Lösung ist eine Lösung, in der die Konzentration der Wasserstoffionen größer ist als die Konzentration der Hydroxidionen. Zum Beispiel ionisiert Chlorwasserstoff beim Lösen in Wasser zu H + und Cl – Ionen.
Dadurch steigt die Konzentration der H + Ionen in der Lösung. Nach dem LeChâtelier’schen Prinzip wird das Gleichgewicht, das durch 
dargestellt wird, nach links, zum Reaktanten hin, verschoben. Infolgedessen nimmt die Konzentration des Hydroxid-Ions ab.
Eine basische Lösung ist eine Lösung, in der die Konzentration der Hydroxid-Ionen größer ist als die Konzentration der Wasserstoff-Ionen. Festes Kaliumhydroxid dissoziiert in Wasser unter Bildung von Kaliumionen und Hydroxidionen.
Die Zunahme der Konzentration der OH – Ionen bewirkt eine Abnahme der Konzentration der H + Ionen und das Ionenprodukt von bleibt konstant
Problemstellung: Verwendung von für eine wässrige Lösung
Salzsäure (HCl) ist eine starke Säure, d.h. sie ist in Lösung zu 100% ionisiert. Wie groß ist der und der in einer Lösung von 2,0 × 10 3 M HCl?
Schritt 1: Listen Sie die bekannten Werte auf und planen Sie die Aufgabe.
Bekannt
- = 2,0 × 10 -3 M
Unbekannt
- = ? M
- = ? M
Da HCl zu 100 % ionisiert ist, entspricht die Konzentration der H+-Ionen in der Lösung der ursprünglichen Konzentration von HCl. Jedes HCl-Molekül, das ursprünglich vorhanden war, ionisiert in ein H + -Ion und ein Cl -Ion. Die Konzentration von OH – kann dann aus und bestimmt werden.
Schritt 2: Löse .
Schritt 3: Denke über dein Ergebnis nach.
Das ist viel höher als das, weil die Lösung sauer ist. Wie bei anderen Gleichgewichtskonstanten wird die Einheit für üblicherweise weggelassen.
Zusammenfassung
- Die Selbstionisierung von Wasser wird beschrieben und eine Ionisierungskonstante für den Prozess angegeben.
- Saure und basische Lösungen werden definiert.
- Berechnungen mit werden illustriert.
Praxis
Lesen Sie die ersten beiden Seiten dieses Handouts über die Ionisierung von Wasser und lösen Sie die Übungsaufgaben.
Wiederholung
- Was ist eine saure Lösung?
- Was ist eine basische Lösung?
- Was ist die einer Lösung, die eine von
hat?
Glossar
- saure Lösung: Eine Lösung, in der die Konzentration an Wasserstoffionen größer ist als die Konzentration an Hydroxidionen.
- Basische Lösung: Eine Lösung, in der die Konzentration der Hydroxid-Ionen größer ist als die Konzentration der Wasserstoff-Ionen.
- Ionenprodukt des Wassers : Das mathematische Produkt der Konzentration von Wasserstoff-Ionen und Hydroxid-Ionen.
- Selbstionisierung des Wassers: Der Prozess, bei dem Wasser zu Hydronium-Ionen und Hydroxid-Ionen ionisiert.