Löslichkeitsprodukt und Nernst'sche Gleichung

[Gast]

Hallo zusammen!

Frage 1:
Wie kann ich das Löslichkeitsprodukt an Hand einer Potentialdifferenz berechnen?

Frage 2:
Gegeben sind einige Löslichkeitsprodukte von Metallsulfiden.
Welche davon werden bei einem pH-Wert von 0,8 ausfallen, wenn in 0,01 M Lösungen der entsprechenden Kationen Schwefelwasserstoff (Ks: 1,1 * 10^-21) bis zu Sättigung (0,1M) eingeleitet wird?
Ab welchem pH-Wert würden alle genannten Sulfide ausfallen?

Ich komme für beide Aufgaben nicht ansatzweise auf die Lösung, vielleicht fehlt mir eine Formel, die man zur Lösung benötigt?
Ich hoffe jemand kann mir helfen, denn ich komme alleine nicht weiter


Schonmal vielen Dank und liebe Grüße!

[alpha]

Also, Frage 2 scheint mir fast einfacher zu sein:
du hast eine Konzentration and H2S, du hast den pH der Loesung (er wird noch immer 0.8 sein, weil H2S eine sehr schwache Saeure ist) und kannst ueber Ks ausrechnen, wie gross die Anionen Konzentration ist. Diese kannst du dann wiederum in die Loeslichkeitsprodukte einfuellen, wo du ja die Metallionenkonzentration schon hast...

Frage 1: Schau dir mal an, was man fuer eine Ag/AgCl Elektrode macht...


Gruesse
alpha

[Gast]

Schonmal Danke! Kannst du da mal drüber schaun, ob das soweit richtig ist?

H2S --> 2H+ + S2-

daraus schließe ich, dass die Sulfidkonzentration die selbe ist wie die von H2S, also c(S2-) = 1,1 * 10^-21, da aus einem Mol H2S ein Mol S2- entsteht.
Die Konzentration der Kationen ist mit c = 0,01 gegeben.

Und nun berechne ich die Löslichkeitsprodukte der einzelnen Metallsulfide. Z.B. für CoS:
KL = [Co2+] * [S2-] = (5*10^-22) * (1,1*10^-21) = 5,5*10^-43
Aber wie kann ich diesen Wert nun irgendwie mit den pH-Wert vergleichen, denn darum geht es wohl, oder?
Was mich auch irritiert ist die Angabe, dass H2S bis zur Sättigung (0,1M) eingeleitet wird. Benötige ich diesen Wert?

Schonmal vielen Dank für deine Zeit und Mühe =)

[Gast]

Und zu Frage 1. Ich habe mir das angeschaut und habe verstanden, dass man die nernst'sche gleichung nach der gesuchten Konzentration auflösen kann.

Aber z.B. ist mir folgende Aufgabe gegeben (sorry für den langen Text):

Das Löslichkeitsprodukt KL von Eisen(II)-hydroxid soll in einem Versuch potentiometrisch bestimmt werden. Dazu wird ein galvanisches Element aufgebaut. Die eine Halbzelle besteh aus einer leicht sauren 0,01-molaen Fe2+-Lösung, in die ien Eisenstab eintaucht. Als Referenzhalbzelle dient eine Kupferhalbzelle mit einer 0,5-molaren Cu2+-Lösung. Es wird eine Spannung von 0,830V abgelesen. Nun wird der pH-Wert in der Eisenhalbzelle mit Natronlauge genau auf pH = 12 eingestellt, wobei auf Luftausschluss zu achten ist. Dabei fällt in der Lösung ein weißer Niederschlag aus. Die Spannung verändert sich auf 1,09V.

a) Reduktions- und Oxidationshalbzellreaktionen an geben + Gesamtgleichung
b) Standardpotential Fe/Fe2+ berechnen.
c) Was passiert bei der Zugabe von Natronlauge in der Eisenhalbzelle (Reaktionsgleichungen!)
d) Was würde im Falle einer offenen Eisenhalbzelle bei Zugabe von Natronlauge passieren? (Reaktionsgleichung!)
e) Berechnen sie aus dem Versuch das Löslichkeitsprodukt KL von Eisen(II)-hydroxid! Ausserdem den pKL-Wert angeben.

So ^^ a) und b) bekomme ich selbst hin, aber wie soll der Rest nun gehen?
Ich habe keine Vorstellung, wie ich c,d und e lösen soll
Ich hoffe du kannst und möchtest mir helfen, ich will hier nicht dreist irgendwelche Lösungen erhaschen, sondern ich kann es selbst wirklich nicht alleine.

[alpha]

nun, ich haette jetzt gesagt, der erste Schritt ist falsch:



Daraus musst du die Konzentration an Sulfidionen berechnen. Die Konzentration der Protonen hast du vom pH, die Konzentration von H2S hast du aus der Angabe, die du nicht verwendet hast und folglich hast du eine Gleichung mit einer Unbekannten, kannst sie also loesen - und nachher kannst du so weiter machen, wie du geschrieben hast...
Glaube jedoch nicht, dass du dann irgendetwas mit dem pH-Wert vergleichen musst fuer die erste Teilfrage, sondern nur sagen ob das Sulfid ausfaellt oder nicht.
Fuer die zweite Teilfrage machst du es umgekehrt: Aus dem (groessten) Loeslichkeitsprodukt rechnest du die minimale Sulfidkonzentration aus die zum Niederschlag fuehrt. - Diese steckst du dann in Ks und loest diesmal nach der Protonenkonzentration auf...


Gruesse
alpha

Gruesse
alpha

[Gast]

Aber nochmal zu dem Löslichkeitsprodukt der Metallsulfide. Da bekomme ich einen Wert heraus und woran erkenne ich dann, ob es ausfällt?

[alpha]

c) Wie aus Aufgabe e) ersichtlich ist, entsteht Eisen(II)hydroxid (Fe(OH)2)
d) In alkalischer Loesung wird Eisen(II) zu Eisen(III) oxidiert und es faellt faellt etwas aus, das unter dem Namen Rost bekannt ist
e) Loese ich dir nicht vor, weil ich zu faul bin (und nicht mal sicher, ob ich das fehlerfrei hinbekommen wuerde ohne nachdenken zu muessen). Aber ich kann dir immerhin meine Idee hinschreiben:
Mit dem Standardpotential und der Nernst'schen Gleichung kannst du ja eigentlich die Fe(2+) Konzentration ausrechnen, die dem gemessenen Potential (nach dem Niederschlag) entspricht. Die Konzentration der Hydroxidionen kennst du bereits vom pH und entsprechend musst du die Dinge nur noch gemaess der Reaktionsgleichung multiplizieren um das Loeslichkeitsprodukt zu erhalten...

Gruesse
alpha

p.S. Wegen den Metallsulfiden: Wenn der Wert den du fuer das Reaktionsgemisch berechnest groesser ist als das Loeslichkeitsprodukt (das du in der Aufgabe gegeben hast, wenn ich das richtig verstehe), dann geschieht was wohl? - Der Kram faellt aus, weil das Loeslichkeitsprodukt erfuellt sein muss in der Loesung!

[Gast]

Super, danke danke danke für die super-fixe Antwort!
Ich probiere das auch erst morgen aus, aber was ich noch nicht verstehe ist, warum ich das Löslichkeitsprodukt der Metallsulfide mit dem Ks-Wert vergleichen soll. Also rein verständnistechnisch, was haben die beiden Werte miteinander zu tun, dass der Ks-Wert die Löslichkeit bestimmt?!

[alpha]

Ich probiere das auch erst morgen aus, aber was ich noch nicht verstehe ist, warum ich das Löslichkeitsprodukt der Metallsulfide mit dem Ks-Wert vergleichen soll.

Habe ich das geschrieben oder hast du mich falsch verstanden? - du sollst die (echten) Loeslichkeitsprodukte der Metallsulfide mit den Werten vergleichen, die du erhaeltst, wenn du die Konzentrationen die sich aus der Aufgabe ergeben in die Gleichung einsetzt... - Ist recht unpraezise umschrieben, ich weiss, aber mir fallen die richtigen Worte gerade nicht ein, sorry.

[Gast]

Oje, da muss ich gestern aber sehr auf dem Schlauch gestanden haben...klar, die Löslichkeit der MetallSulfide ist mir ja gegeben -.-
Dankeschöne für deine Geduld!!

[Gast]

Jetzt bin ich nochmal auf ein Problem des Berechnens gestoßen.
Für die erste Aufgabe, in der man die Fe2+ Konzentration aus der Nernst'schen Gleichung errechnen muss, kommt bei mir nach der Fällung eine größere Fe2+ Konzentration heraus, als die die vor der Fällung vorliegt...das kann ja nicht sein oder?

Ich habe wie folgt gerechnet:

E = E0 + 0,059V/2 * lg c(Fe2+)

lg c(Fe2+) = [E-E0] / 0,0295V = [1,09V - (-0,44V)] / 0,0295V = 51,86

c(Fe2+) = 10^51,86

Ich hoffe, du kannst mir nochmal helfen und ich bin schon gespannt, welchen Umformungs- oder Rechenfehler ich da wieder gemacht habe. =)

[alpha]

Ahem.... Ich glaube, du hast vergessen, dass du nicht mit der Normalwasserstoffelektrode misst als Gegenelektrode... - Da ist noch das Kupfer-Dings... - kurz, ich wuerde wohl die Spannungsaenderung von 0.83 auf 1.09 V auf die veraenderte Fe(II) Konzentration zurueckfuehren (c1 ist gegeben als 0.01, c2 willst du bestimmen)... - Siehst du, was ich meine?


Gruesse
alpha

[Gast]

Also wie oben nur mit E = 1,09V - 0,83V = 0,26V ?

[alpha]

Ist das auch eine Wettbewerbsfrage und du stehst nicht auf dem Schlauch, sondern hast keine Ahnung?! - Sorry, bin gerade genervt...

Sagen wir es so: Nein, nicht genau wie oben, weil oben bist du von c1=1 Mol/L ausgegangen (was dir 0.44 V gegen NWE geben wuerde)...

[Gast]

Kann dich verstehen ... es ist mir auch schon peinlich.
Ich würde es jetzt so machen, die Konzentration bei 0,83V ist meine Ausgangkonzentration und c2 liegt beim Potential 1,09V vor.
d.h. ich berechne EMK mit c1 = 0,01 (was ja schon in Aufgabe b) gefragt war: -0,499V) und anschließen stelle ich die Nernst'sche Gleichung auf und anstatt dem Standardpotential benutze ich das eben errechnete Potential, also:

E = E(mit c=0,01) + 0,059V/2 * lg c(Fe2+)
lg c(Fe2+) = (1,09V+0,499V)/0,0295V
lg c(Fe2+) = 53,86
c(Fe2+) = 10^53,86

Aber da -0,499 nicht sehr unterschiedlich von -0,44 ist, bekomme ich damit dennoch eine höhere Fe2+-Konzentration heraus. Und denke dass ich damit wieder falsch liege