Berechnung der Nettoladung < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 16:51 Sa 08.12.2012 | | Autor: | Roffel |
| Aufgabe | Wie hoch ist die Nettoladung von 0,1 mol L-1 Glycin bei folgenden pHWerten
( T = 25 °C; Ionenstärke vernachlässigbar; pK1 = 2,34; pK2 = 9,60)? |
Hi,
habe bisher nur die hälfte dieser Aufgabe lösen können.
so sieht meine Rechnung bisher aus:
[Dateianhang nicht öffentlich]
soweit so klar.
Aber wie kommt ich jetzt genau auf die Nettoladung?
bzw. wie komme ich auf diese weiteren Gleichungen?
[Dateianhang nicht öffentlich]
und vor allem was muss ich denn für die variablen am Schluss für Zahlen einsetzen damit ich auf:
pH: 2,34 5,97 9,6 14,0
Nettoladung: + 0,5 0 - 0,5 - 1
komme?
Freu mich über jede Hilfe.
Gruß Roffel
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: PNG) [nicht öffentlich]
Anhang Nr. 2 (Typ: PNG) [nicht öffentlich]
|
|
| |
|
Hallo Roffel,
wodurch ist denn der [mm] pK_1=2,34 [/mm] charakterisiert?
Wodurch ist denn der isoelektrische Punkt bei pH=5,97 charakterisiert?
Wodurch ist der [mm] pK_2=9,78 [/mm] charakterisiert?
Wieviel von welchen der 3 möglichen Molekülspezies liegen an den verschiedenen pH-Werten vor?
Man hat da nur wenig zu rechnen.
LG, Martinius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 22:47 So 09.12.2012 | | Autor: | Roffel |
Hallo Martinius,
danke für die schnelle Antwort.
Ich habe leider nicht sehr viel Grundwissen über das Thema bzw. viel Wissen drum herum. Deshalb dachte ich das man mathematisch auch irgendwie auf die letzte Gleichung kommt?
Ich habe leider nur sehr schlechte Vorlesungsunterlagen.
Aus einem Diagramm in meinen Folien kann ich ablesen, das Glycin
bei
[mm] pK_1=2,34 [/mm] einen Anteil an Glycinformen F von 0,5 hat genau so wie bei [mm] pK_2=9,78. [/mm] Bzw. schneiden sich dort Gly+ und Gly0
aber was sagt mir das jetzt groß?
> Wodurch ist denn der isoelektrische Punkt bei pH=5,97
> charakterisiert?
hm, da hat Glycin keine Nettoladung vlt ?
> Wieviel von welchen der 3 möglichen Molekülspezies liegen
> an den verschiedenen pH-Werten vor?
weiß ich leider nicht.
> Man hat da nur wenig zu rechnen.
hm okay. aber wie geh ich dann am besten vor? also was muss ich auswendig wissen?
vielen Dank.
Gruß
Roffel
|
|
|
| |
|
Hallo Roffel,
> Hallo Martinius,
>
> danke für die schnelle Antwort.
> Ich habe leider nicht sehr viel Grundwissen über das
> Thema bzw. viel Wissen drum herum. Deshalb dachte ich das
> man mathematisch auch irgendwie auf die letzte Gleichung
> kommt?
>
> Ich habe leider nur sehr schlechte Vorlesungsunterlagen.
Wieviel Chemie brauchst Du denn für Deinen Studiengang?
Früher, während meiner Oberstufenzeit hatte ich den dtv-Atlas-Chemie (2 Bände; letzte Auflage (9.) von 2006):
![[]](/images/popup.gif) dtv-Atlas Chemie Band II
Im dtv-Atlas, Band II, findet sich S. 380 eine zielführende Graphik zu Deiner Aufgabe: eine Titrationskurve des Glycins.
Sonst empfehle ich für Nebenfächler auch den Mortimer oder den Arni .
> Aus einem Diagramm in meinen Folien kann ich ablesen, das
> Glycin
> bei
> [mm]pK_1=2,34[/mm] einen Anteil an Glycinformen F von 0,5 hat
Ja. Bei pH=2,34 liegt zur Hälfte das Kation (positive Ladung an der Aminogruppe) und zur Hälfte das Zwitterion vor.
Wenn Du c = 0,1 mol/l an Glycin hast, dann tragen die Hälfte, also 0,05 mol der Ionen also eine positive Nettoladung.
>genau
> so wie bei [mm]pK_2=9,78.[/mm] Bzw. schneiden sich dort Gly+ und
> Gly0
> aber was sagt mir das jetzt groß?
Bei pH=9,78 liegt zur Hälfte das Zwitterion vor und zur Hälfte das Anion (negative Ladung an der deprotonierten Carboxylgruppe).
>
> > Wodurch ist denn der isoelektrische Punkt bei pH=5,97
> > charakterisiert?
>
> hm, da hat Glycin keine Nettoladung vlt ?
Ja, richtig. Dort liegt nur das Zwitterion vor (Nettoladung = 0); Am IEP hat das Glycin deshalb seine geringste Löslichkeit in Wasser - bzw. der elektrische Widerstand der Lösung ist dort am höchsten.
>
> > Wieviel von welchen der 3 möglichen Molekülspezies liegen
> > an den verschiedenen pH-Werten vor?
>
> weiß ich leider nicht.
>
> > Man hat da nur wenig zu rechnen.
> hm okay. aber wie geh ich dann am besten vor? also was
> muss ich auswendig wissen?
>
> vielen Dank.
>
> Gruß
> Roffel
LG, Martinius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:59 Mo 10.12.2012 | | Autor: | Roffel |
Hallo Martinius,
erstmal herzlichen Dank. Ich komme dem Ziel näher=)
> Wieviel Chemie brauchst Du denn für Deinen Studiengang?
Eigentlich überhaupt nicht. Muss dieses Semester nur einmal die Prüfung Bioverfahrenstechnik bei den maschinenbauern mitschreiben. Ich selber hab Chemie nach der 11Klasse abgewählt. Deshalb versuch ich mich jetzt so gut wie möglich da durchzuwimmeln.
> Im dtv-Atlas, Band II, findet sich S. 380 eine
> zielführende Graphik zu Deiner Aufgabe: eine
> Titrationskurve des Glycins.
okay, wenn ich diese Titrationskurve des Glycins kenne oder vor mir habe, muss ich nicht wirklich was rechnen sondern kann diese Werte einfach ablesen.
Aber wie mach ich es denn am geschicktesten wenn ich diese Kurve bei einem anderen Stoff nicht kenne? Wie löse ich das dann?
ich versteh auch nicht was der bei meiner Lösung da mit der Nettoladung rumrechnet -.-
> Ja. Bei pH=2,34 liegt zur Hälfte das Kation (positive
> Ladung an der Aminogruppe) und zur Hälfte das Zwitterion
> vor.
>
> Wenn Du c = 0,1 mol/l an Glycin hast, dann tragen die
> Hälfte, also 0,05 mol der Ionen also eine positive
> Nettoladung.
> Bei pH=9,78 liegt zur Hälfte das Zwitterion vor und zur
> Hälfte das Anion (negative Ladung an der deprotonierten
> Carboxylgruppe).
> Ja, richtig. Dort liegt nur das Zwitterion vor (Nettoladung
> = 0); Am IEP hat das Glycin deshalb seine geringste
> Löslichkeit in Wasser - bzw. der elektrische Widerstand
> der Lösung ist dort am höchsten.
>
muss ich dazu noch mehr wissen oder reicht das ?
Freue mich über eine Antwort.
Vg Roffel
|
|
|
| |
|
Hallo Roffel,
> Hallo Martinius,
>
> erstmal herzlichen Dank. Ich komme dem Ziel näher=)
>
>
> > Wieviel Chemie brauchst Du denn für Deinen Studiengang?
>
> Eigentlich überhaupt nicht. Muss dieses Semester nur
> einmal die Prüfung Bioverfahrenstechnik bei den
> maschinenbauern mitschreiben. Ich selber hab Chemie nach
> der 11Klasse abgewählt. Deshalb versuch ich mich jetzt so
> gut wie möglich da durchzuwimmeln.
>
>
>
>
> > Im dtv-Atlas, Band II, findet sich S. 380 eine
> > zielführende Graphik zu Deiner Aufgabe: eine
> > Titrationskurve des Glycins.
>
> okay, wenn ich diese Titrationskurve des Glycins kenne oder
> vor mir habe, muss ich nicht wirklich was rechnen sondern
> kann diese Werte einfach ablesen.
> Aber wie mach ich es denn am geschicktesten wenn ich diese
> Kurve bei einem anderen Stoff nicht kenne? Wie löse ich
> das dann?
Wenn es um Aminosäuren geht - da findet man alle Daten (IEP, pK-Werte) im Internet oder Tafelwerken.
In einer Klausur müsste der Prof. notwendige Daten mitliefern.
> ich versteh auch nicht was der bei meiner Lösung da mit
> der Nettoladung rumrechnet -.-
>
>
> > Ja. Bei pH=2,34 liegt zur Hälfte das Kation (positive
> > Ladung an der Aminogruppe) und zur Hälfte das Zwitterion
> > vor.
> >
> > Wenn Du c = 0,1 mol/l an Glycin hast, dann tragen die
> > Hälfte, also 0,05 mol der Ionen also eine positive
> > Nettoladung.
>
>
> > Bei pH=9,78 liegt zur Hälfte das Zwitterion vor und zur
> > Hälfte das Anion (negative Ladung an der deprotonierten
> > Carboxylgruppe).
> > Ja, richtig. Dort liegt nur das Zwitterion vor
> (Nettoladung
> > = 0); Am IEP hat das Glycin deshalb seine geringste
> > Löslichkeit in Wasser - bzw. der elektrische Widerstand
> > der Lösung ist dort am höchsten.
> >
> muss ich dazu noch mehr wissen oder reicht das ?
Das müsste Dir Dein Skript kund & zu wissen tun - bzw. Dein Prof.
>
> Freue mich über eine Antwort.
>
> Vg Roffel
LG, Martinius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 23:04 Mo 10.12.2012 | | Autor: | Roffel |
>
> [Dateianhang nicht öffentlich]
>
> [Dateianhang nicht öffentlich]
Aber wie kommt ich jetzt genau auf die Nettoladung?
bzw. wie komme ich auf diese weiteren Gleichungen? zum Beispiel die erste unterhalb der Nettoladungüberschrift, das ist mir leider immer noch völlig unklar -.-
Freu mich über jede Hilfe.
Gruß Roffel
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 23:26 Mo 10.12.2012 | | Autor: | Martinius |
Hallo Roffel,
ich habe noch eine weitere Antwort geschrieben.
LG, Martinius
|
|
|
| |
|
Hallo Roffel,
ich habe mir Deine Rechnungen noch einmal angeschaut.
Das ist alles richtig!
Mit einer Titrationskurve von Glycin (Graphik) könnte man sich dies alles auch qualitativ erschließen - rechnerisch geht es aber auch.
> Wie hoch ist die Nettoladung von 0,1 mol L-1 Glycin bei
> folgenden pHWerten
> ( T = 25 °C; Ionenstärke vernachlässigbar; pK1 = 2,34;
> pK2 = 9,60)?
>
> Hi,
>
> habe bisher nur die hälfte dieser Aufgabe lösen können.
> so sieht meine Rechnung bisher aus:
>
> [Dateianhang nicht öffentlich]
>
> soweit so klar.
Noch einen Schritt weiter:
[mm] $[gly]_{(ges.)}\; [/mm] = [mm] \; [gly^{o}]* \left(\frac{[H^{+}]}{K_1}+1+\frac{K_2}{[H^{+}]} \right)= \; [gly^{o}]* \left(\frac{[H^{+}]^2+K_1*[H^{+}]+K_1*K_2}{K_1*[H^{+}]} \right)$
[/mm]
[mm] $[gly^{o}]\; [/mm] = [mm] \; [gly]_{(ges.)}* \left(\frac{K_1*[H^{+}]}{[H^{+}]^2+K_1*[H^{+}]+K_1*K_2} \right)$ [/mm] und [mm] $\frac{[gly^{o}]}{[gly]_{(ges.)}}\; [/mm] = [mm] \; \left(\frac{K_1*[H^{+}]}{[H^{+}]^2+K_1*[H^{+}]+K_1*K_2} \right)$
[/mm]
> Aber wie kommt ich jetzt genau auf die Nettoladung?
> bzw. wie komme ich auf diese weiteren Gleichungen?
>
> [Dateianhang nicht öffentlich]
>
Um zu verstehen, warum dieser Term:
[mm] $\frac{[gly^{+}]}{[gly]_{(ges.)}} \;-\; \frac{[gly^{-}]}{[gly]_{(ges.)}}$
[/mm]
die Nettoladung angibt, wäre nun allerdings die Titrationskurve von Glycin hilfreich.
Beim pH=2,34 ist [mm] $[gly^{-}]\;=0\;$. [/mm] Es liegt gleichviel von [mm] gly^{+} [/mm] und [mm] gly^{o} [/mm] vor. Folglich ist [mm] $\frac{[gly^{+}]}{[gly]_{(ges.)}} \;= [/mm] 0,5$
Beim pH=9,60 ist [mm] $[gly^{+}]\;=0\;$. [/mm] Es liegt gleichviel von [mm] gly^{o} [/mm] und [mm] gly^{-} [/mm] vor. Folglich ist [mm] $\frac{-[gly^{-}]}{[gly]_{(ges.)}} \;= [/mm] -0,5$
Beim pH=5,97 ist [mm] $[gly^{-}]\;=[gly^{+}]\; \approx \; [/mm] 0$. Es liegt (fast ausschließlich) das Zwitterion [mm] gly^{o} [/mm] vor.
Folglich ist [mm] $\frac{[gly^{+}]}{[gly]_{(ges.)}} \;-\; \frac{[gly^{-}]}{[gly]_{(ges.)}}\;=\;0$
[/mm]
Beim pH=14 ist [mm] $[gly^{-}]\;=[gly]_{(ges.)}$. [/mm] Es liegt (fast ausschließlich) das Anion [mm] gly^{-} [/mm] vor. Es ist [mm] $[gly^{+}]\; [/mm] = [mm] \; [/mm] 0$.
Folglich ist [mm] $\frac{[gly^{+}]}{[gly]_{(ges.)}} \;-\; \frac{[gly^{-}]}{[gly]_{(ges.)}}\;=\;-1$
[/mm]
Du hast: [mm] $\frac{[gly^{+}]}{[gly]_{(ges.)}} \;-\; \frac{[gly^{-}]}{[gly]_{(ges.)}}\;=\; \frac{[gly^{o}]}{[gly]_{(ges.)}}* \left(\frac{[H^{+}]}{K_1}-\frac{K_2}{[H^{+}]} \right)=\; \frac{[gly^{o}]}{[gly]_{(ges.)}}* \left(\frac{[H^{+}]^2-K_1*K_2}{K_1*[H^{+}]} \right)$
[/mm]
[mm] $=\; \left(\frac{K_1*[H^{+}]}{[H^{+}]^2+K_1*[H^{+}]+K_1*K_2} \right)* \left(\frac{[H^{+}]^2-K_1*K_2}{K_1*[H^{+}]} \right)\; [/mm] = [mm] \; \frac{[H^{+}]^2-K_1*K_2}{[H^{+}]^2+K_1*[H^{+}]+K_1*K_2}$
[/mm]
Das wäre also Deine [mm] $Ionenladung\; [/mm] = [mm] \;\frac{[H^{+}]^2-K_1*K_2}{[H^{+}]^2+K_1*[H^{+}]+K_1*K_2}$ [/mm] .
Probiere diese Formel ruhig aus - sie stimmt.
Nimm einen beliebigen pH (oder die pH-Werte von [mm] pK_1 [/mm] oder [mm] pK_2), [/mm] berechne [mm] [H^{+}] [/mm] daraus, setze ihn oben ein, ebenso wie die K-Werte.
> und vor allem was muss ich denn für die variablen am
> Schluss für Zahlen einsetzen damit ich auf:
>
> pH: 2,34 5,97 9,6 14,0
> Nettoladung: + 0,5 0 - 0,5 - 1
>
> komme?
>
> Freu mich über jede Hilfe.
>
> Gruß Roffel
LG, Martinius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 01:48 Di 11.12.2012 | | Autor: | Martinius |
Hallo Roffel,
ich wollte fragen, ob in Deinem Skriptum auch Formeln für die Nettoladung stehen betr. Aminosäuren mit mehr als zwei pK-Werten; also für saure oder basische Aminosäuren?
LG, Martinius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 23:38 Di 11.12.2012 | | Autor: | Roffel |
Hallo Martinius,
erstmal vielen lieben Dank für deine ausführlichen Antworten.
Das wird mir viel helfen!
Ich werde sie morgen mal intensiv nachgehen und versuchen sie nachvollziehen zu können.
> ich wollte fragen, ob in Deinem Skriptum auch Formeln für
> die Nettoladung stehen betr. Aminosäuren mit mehr als zwei
> pK-Werten; also für saure oder basische Aminosäuren?
Meiner Ansicht nach bisher nicht, der Prof. rast quasi immer über die Themen nur drüber. Verlangt im Nachhinein dann aber immer ein wenig mehr als in der Vorlesung besprochen wurde... so ist auf jedenfall mein Gefühl. Wird noch gut happig für mich.
An der Stelle mit der Nettoladug stehen eigentlich nur diese Sachen:
[Dateianhang nicht öffentlich]
[Dateianhang nicht öffentlich]
Nochmal vielen Dank. Es werden sicherlich noch einige Fragen im Laufe der Zeit auftauchen=)
Vg Roffel
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: PNG) [nicht öffentlich]
Anhang Nr. 2 (Typ: PNG) [nicht öffentlich]
|
|
|
|
