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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 17:09 Mi 26.01.2005 | | Autor: | baerchen |
Hallo,
mich verwirrt seit zwei Tagen eine Löslichkeitsprodukt-Aufgabe.
Ich benötige den pH-Wert von Fe(OH)3.
In der Schule kam bei einem Mitschüler der pH-Wert von 1,4 heraus, ich bekomme jedoch immer 4,6 heraus.
pKl von Fe(OH)3 ist 38,8, daher ist Kl 10^-38,8
Die Konzentration von c (Fe3+) zu c (OH-) beträgt 1:3.
Daher ist c(OH-) = 3c(Fe)
Daraus folgt:
10^-38,8 = c (Fe) * (3c [mm] (Fe))^3
[/mm]
Nun habe ich heraus: vierte Wurzel aus 1/9*10^-38,3 = 1,15 * 10^-10
Da die Konzentration von OH dreimal so groß ist, muss ich die Konzentration mal drei nehmen, habe also 3,45 * 10^-10
pOH = - lg c (OH)
pOH = 9,46
D.h. der pH-Wert ist 4,54, aber das ist er doch nicht :(
Kann mir jemand meinen Fehler erklären?
Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen.
Liebe Grüße
Bärchen
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 20:35 Mi 26.01.2005 | | Autor: | Zwerglein |
Hallo, baerchen,
also: ich habe die Aufgabe durchgerechnet und komme auf in etwa dasselbe Ergebnis: pH circa 4,5.
Erscheint mir auch logisch, denn ich kann mir nicht vorstellen, dass Eisen(III)-hydroxid so stark sauer ist, dass ein pH-Wert von 1,4 rauskommt. Vor allem, wenn man bedenkt, dass es ein sehr schwerlösliches Salz ist!
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Hallo baerchen,
Deine Berechnung habe ich mir angesehen. Ich kann nicht ganz nachvollziehen woher Dein Ergebnis stammt.
Wichtiger erscheint mir aber : Fe(OH)3 löst sich derartig geringfügig, dass seine OH-Ionen, die es an das Wasser abgibt, gegenüber den bereits vorhandenen OH-Ionen aus dem Wasser selbst vernachlässigbar sind !
Dazu habe ich folgendermassen überlegt :
1) Das Löslichkeitsgleichgewicht von Fe(OH)3 lautet:
Fe(OH)3 (ungelöst) <=> Fe3+ (gelöst) + 3 HO- (gelöst)
2) Das Löslichkeitsprodukt "Lp" besagt, dass sich soviel Fe(OH3) auflösen wird, bis das Produkt der massgeblichen Ionen Fe und 3 OH-Ionen in der Lösung den Wert von Lp erreicht. Bei Sättigung gilt also :
Lp = C(Fe3+) x C(HO-) x C(HO-) x C(HO -);
(C = Konzentration in mol/Liter. Lp=Lp(Fe(OH)3) ).
da alle drei OH-Ionen chemisch identisch sind kann man vereinfachen zu:
Lp = C(Fe3+) x C(HO-) ^3;
3) WENN KEINE ANDEREN OH-IONEN ALS DIE VOM EISENHYDROXID VOR-
HANDEN WÄREN, dann und nur dann könnte man jetzt setzen :
C(Fe3+) = 1/3 C(HO-) :
Das machen wir jetzt probehalber :
=>
Lp = [ [mm] C(HO-)^4 [/mm] ] / 3 = 1/3 x 10^-38.8
und somit
C(HO-) ^4 =[ 10^-38.8 ] / 3
Es ergibt sich schliesslich
C(HO-) = 4.Wurzel aus [ 10^-38.8 ] dividiert durch 4.Wurzel aus 3
= 10 ^(-9.7) / 1.316
Nach dem Logarithmieren und Vorzeichenumkehr (wegen Definition p(c) = - log(c) ) folgt
p(HO-) = 9.56.
Das ist der Beitrag an Hydroxidionen durch Fe(OH)3 . Er ist nicht
identisch mit den insgesamt vorhandenen OH-Ionen - weil Wasser
selbst auch einen gehörigen Teil liefert.
5) Was heisst das genauer ?
Eisen-(III)-Hydroxid liefert beim Auflösen einen OH-Konzentration die um
2-3 Grössenordnungen kleiner ist als die OH-Ionen vom Wasser selbst
(siehe Protolyse-Gleichgewicht in Wasser ! ).
Folgerung : theoretisch führt Fe(OH)3 zu einem pH-Anstieg (wegen der
freigesetzten OH-Ionen). Weil sie so wenige sind bleibt es
aber praktisch bei pH ~7.
Mit Grüssen, detonist. .
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Hallo, detonist,
mir leuchtet Deine Beweisführung natürlich ein, aber es bleiben doch gewisse Zweifel.
(1) Zunächst einmal gibt es - laut der mir vorliegenden Literatur - einen Stoff mit der Formel [mm] Fe(OH)_{3} [/mm] gar nicht.
Aber dieses Problem muss der Aufgabensteller mit sich selbst ausmachen.
(2) Viel wichtiger: Meines Wissens sind in Wasser gelöste Fe(III)-Ionen wegen der gebildeten Hexaquo-Komplexe stark sauer, was u.a. begründet, warum Eisen, das bereits angefangen hat, zu rosten, anschließend noch viel besser weiterrostet. Das ist auch der Grund, warum mir ein pH-Wert von etwa 4,6 gar nicht so abwegig vorkommt.
Habe in allen meinen Büchern geblättert und im Internet gesucht: Die Lösung der Aufgabe bleibt mir dennoch rätselhaft!
mfG!
Zwerglein
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Hallo Zwerglein,
Deine Zweifel sind sehr berechtigt - wie ich finde.
Offenbar genügt es in einem Fall wie "Fe(OH)3" nicht, schematisch mit dem Löslichkeitsprodukt zu rechnen. Man
kommt möglicherweise zu irrigen Annahmen für den effektiven pH-Wert.
Dein Einwand mit Hydroxo-Komplexen ist auch richtig:
Um den effektiven pH zu berechnen, müsste man das Löslichkeitsprodukt mit dem Komplexierungsgleichgewicht rechnerisch
koppeln (eigentlich ist die Komplexbildung dabei ein Säure/Base-Gleichgewicht der Lewis-Säure "Fe+3" mit Wasser als
Lewis-Base). Ob dann der resultierende pH sauer/basisch ist bleibt nachzuprüfen.
Du solltest das einmal im Unterricht vermelden und darauf drängen, etwas Zeit zu investieren.
Merci für Deinen Einwand und Hinweis.
Grüse, der detonist.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 13:05 Di 01.02.2005 | | Autor: | Zwerglein |
Hallo, detonist,
danke für Deine Antwort.
Manche Probleme bleiben wohl ungelöst.
Aber ich finde das nicht schlimm!
mfG!
Zwerglein
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