Skript zum AC-Teil - Anorganische Chemie, AK Röhr, Freiburg
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22 KAPITEL 2. ELEKTROCHEMIE 2 2.4 Ionenprodukt des Wassers Geräte • 2 100-ml-Bechergläser • Filterpapier • 2 platinierte Platin-Elektroden mit Gaszuleitungsrohr • Kabel • Spannungsmessgerät (Innenwiderstand >1 MΩ) Chemikalien • Salzsäure, c(HCl) = 1 mol l • Kaliumhydroxid-Lösung, c(KOH) = 0,001/0,01/0,1/1 mol l • ges. Kaliumnitrat-Lösung Wasserstoff H3O + 1 mol/l Wasserstoff− Elektrode 1,05 V + − Salzbrücke (mit KNO3 getränktes Filterpapier) wechselnde Konzentration an Natronlauge Abb. 2.4: Ionenprodukt des Wassers Durchführung Ein Becherglas wird zur Hälfte mit Salzsäure gefüllt und eine platinierte Platin-Elektrode mit Gaszuleitungsrohr eingetaucht. Diese Halbzelle dient als Normal- Wasserstoffelektrode. In das andere Becherglas taucht ebenfalls eine platinierte Platin-Elektrode mit Gaszuleitungsrohr. Den Wasserstoff bezieht man aus einer Gasflasche, an die ein Verteilerstück (Dreiwegehahn) angeschlossen ist, um beide Elektroden gleichzeitig mit Wasserstoff zu versorgen. Es werden vier Spannungswerte gemessen. Dazu füllt man das Becherglas für die einzelnen Spannungsmessungen mit Natronlauge verschiedener Konzentration. Die zur Messung verwendeten Bechergläser werden mit einem in Kaliumnitrat-Lösung getränkten Filterpapierstreifen verbunden. Auswertung Berechnen Sie aus den erhaltenen Spannungswerten das Ionenprodukt des Wassers. Theorie In den Versuchen 2.2 und 2.3 werden die Spannungen stets zwischen zwei Halbzellen unterschiedlicher Elemente gemessen. Jedoch liefern auch Halbzellen des gleichen Elements Spannungen, sofern sich die Lösungen in den Halbzellen in ihren Konzentration unterscheiden, z.B. eine Kupfer-Halbzelle mit 0,5 molarer Kupfersulfat-Lösung, die andere mit 0,1 molarer Kupfersulfat-Lösung. Diese Form der Halbzellenanordnung bezeichnet man als Konzentrationselement. Mit solch einem Konzentrationselement lässt sich das Ionenprodukt des Wassers bestimmen. Dabei verwendet man zwei Wasserstoff- Halbzellen. Die eine Halbzelle enthält stets eine einmolare Hydroxonium-Ionen-Lösung. In die andere Halbzelle gibt man eine Hydroxid-Ionen-Lösung bekannter Konzentration. Die darin vorliegende Hydroxonium- Ionen-Konzentration bestimmt man durch Spannungsmessung zwischen den beiden Halbzellen. Das Ionenprodukt errechnet sich dann aus bekannter Hydroxid-Ionen-Konzentration und aus der Spannungsmessung errechneter Hydroxonium-Ionen-Konzentration. Berechnet wird diese mit Hilfe einer abgeleiteten Form der Nernst-Gleichung. ∆E = 0,059V log cH3O + cH3O + = 0,059V log cH3O + 1 ∆E cH3O + = 10 0,059V
2.4. IONENPRODUKT DES WASSERS 23 Literatur Chemie heute, SII, s.146, s. [3] .
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2.4. IONENPRODUKT DES WASSERS 23<br />
Literatur<br />
<strong>Chemie</strong> heute, SII, s.146, s. [3]<br />
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