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Ionenprodukt des Wassers

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Friedrich Karl Schmidt

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Dienstag, 26. Mai 2015, 18:53

Ionenprodukt des Wassers

http://www.chemieonline.de/forum/showthread.php?t=225272

Zitat

SaulGoodman 26.05.2015 13:29
Ionenprodukt des Wassers Hallo,das Ionenprodukt des Wassers ist doch eine Konstante in wässrigen Lösungen wenn ich das richtig verstanden habe. Wenn ich ein Molekül HCl in reines Wasser geben würde, dann hätte ich aber doch ein Molekül H3O+ mehr als OH-. Warum ist dann aber das Ionenprodukt des Wassers trotzdem 10-14? OH- wird ja nicht weniger.


Das Problem lässt sich nur mit einer Konzentrationsänderung veranschaulichen, die realtätsnah und einfach zugleich ist : In reines Wasser wird soviel Salzsäure gegeben, dass deren Konzentration c(HCl) = 1 mol/L beträgt. Da HCl praktisch vollständig gemäß \[ HCl \ + \ H_2O \ -> \ H_3O^+ \ + \ Cl^- \] protolysiert , ist der Erwartung des TES's entsprechend die Kozentration der Hydroxidionen erst einmal nicht verändert, wenn man das Volumen der Lösung als konstant ansieht. Einsetzen in die MWG - Beziehung zeigt, dass das Autoprotolysegleichgewicht des Wassers erheblich gestört ist . Denn das Produkt der Ionenkonzentrationen \[ c(H_3O^+) \ \cdot \ c(OH^-) \ = \ 1 \ \frac {mol}{L} \ \cdot \ 10^{-7 } \ \frac {mol}{L} \ = \ 10^{-7} \ \frac {mol^2}{L^2} \] ergibt sich somit um nicht weniger als 7 Zehnerpotenzen größer, als es \[ K_W \ = \ 10 ^{-14} \ \frac{mol^2}{l^2} \] für das Gleichgewicht vorschreibt. Was bedeutet, dass sich das Gleichgewicht neu einstellen muss . Und zwar in der Weise, dass die beiden Ionenkonzentrationen abnehmen müssen gemäß der Reaktionsgleichung : \[ H_3O^+ \ + \ OH^- \ -> \ 2 \ H_2O \]. Wobei man die Konzentrationsänderung x, die für H3O+ und OH- natürlich die Gleiche sein muss, wie folgt berechnen kann :
\[K_W \ = \ [ \ c(H_3O^+) \ - \ x \ ] \ \cdot \ [ \ c(OH^-) \ - \ x \ ]\]
Löst man die sich ergebende quadratische Gleichung, so ergibt sich diese ziemlich genau zu \[ x \ \approx \ ( \ 10^{-7 } \ - \ 10 ^{- 14} \ ) \ \frac {mol}{L}\], was bei gleicher Änderung der Absolutwerte für die Änderung der Konzentrationen von Oxonium - und Hydroxidionen angesichts der extrem verschiedenen Ausgangswerte fast schon dramatisch verschiedene Auswirkungen hat. Während nämlich die Oxoniumkonzentration bei nahezu 1 mol/L "verharrt" , geht die Konzentration der Hydroxidionen um 7 Zehnerpotenzen "in die Knie. Nämlich von \[ 10 ^{7} \ \frac {mol}{L} \ - \ nach -> \ 10^{-14 } \ \frac {mol}{L}\] . Wobei das Gleichgewicht mit \[ c(H_3O^+) \ \cdot \ c(OH^-) \ = \ 10^{-14} \ \frac {mol^2}{L^2} \] wieder eingestellt ist.


Gruß FKS

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