PH Wert durch Faraday Gesetze berechnen?
Bei der Elektrolyse von Salzsäure bildet sich Wasserstoff H2
Welchen pH-Wert hat eine Lösung von 100 ml einer 1 mol/l Salzsäure, wenn man sie 10 Minuten mit einer Stromstärke von 100 mA elektrolysiert?
mein Ansatz wäre hier erstmal n(H2) zu berechnen, aber weiter komme ich nicht.
Wie berechne ich den pH-Wert?
Das ist übrigens der Lösungsweg meines Lehrers. Bis zur stoffmenge komme ich noch mit, aber danach verstehe ich echt nichts mehr.
1 Antwort
OK, ich habe die Aufgabe nicht richtig gelesen, also jetzt hoffentlich besser:
Du elektrolysierst V=100 ml c=1 mol/l HCl (pH=0) nach der folgenden Gleichung:
2 HCl ⟶ H₂ + Cl₂
oder alternativ nur für die Kathodenreaktion, wenn man die Protolyse der HCl zu H₃O⁺ berücksichtigt:
H₃O⁺ + e¯ ⟶ ½ H₂ + H₂O
Pro hineingepumptes Elektron verschwindet also ein H₃O⁺. Du elektrolysiertst 10 min Lang mit 0.1 A, also ist die Ladung Q = It = 0.1 A ⋅ 600 s = 60 C, das entspricht n=Q/F=0.00062 mol Elektronen. Die Stoffmenge an H₃O⁺ sinkt also um 0.00062 mol.
Ursprünglich waren in Deiner Lösung n=cV=0.1 mol H₃O⁺ enthalten, nach der Elektrolyse bleiben also 0.09938 mol H₃O⁺ übrig, entsprechend einer Konzentration c=n/V=0.9938 mol/l oder einem pH=−lg(c)=0.0027.
Also steigt der pH von 0 auf 0.0027, das ist eigentlich unmeßbar wenig. So ganz verstehe ich immer noch nicht, was die Aufgabe soll. Vielleicht stehe ich immer noch am Schlauch, aber Du siehst ja an den Zahlen, daß ein kleiner Teil der Salzsäure bzw. der in der Lösung vorhandenen H₃O⁺ reagiert hat — 0.1 A ist jetzt auch nicht besonders viel Strom (entspricht ungefähr einem Millionstel Mol Elektronen pro Sekunde, damit kann man nicht viel Umsatz erzielen).
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Auf Deinem Screenshot wird zuerst die gebildete H₂-Menge berechnet, 0.000311 mol (halb soviel wie Elektronen, weil ein H₂ zur Bildung zwei Elektronen braucht). Dann wird das mit dem Faktor 22.4 l/mol in ein Volumen umgerechnet, 0.006965 l bzw. 6.965 ml, aber das ist ja ein Gasvolumen, das nichts mit der Lösung zu tun hat. Und dann weiß ich nicht mehr, was da passiert — irgendetwas wird durch 100 dividiert und dann logarithmiert, warum auch immer.
Aus den gebildeten 0.000311 mol H₂ kann man natürlich rückschließen, daß doppelt soviel also 0.00062 mol H₃O⁺ verschwinden, aber dann kommt man zur selben Rechnung, die ich oben vorgeführt habe, nur ohne den Umweg übers H₂.
Stimmt, ich habe schlampig gelesen; die Antwort ist angepaßt. Aber irgendwie kommt immer noch nichts Interessantes heraus, und das auf dem Screenshot verstehe ich auch nicht.
Hä
es wird nicht Wasser sondern Salzsäure elektrolysiert und dabei entsteht dann Wasserstoff. Da die H2 aus den H+-Ionen der Salzsäure kommt, ändert sich sehr wohl der pH-Wert