Frage von Meree, 87

Berechnen von einer Gleichgewichtskonzentration?

Schönen guten Abend, ich habe vor dieses Jahr das schriftliche Abitur im Fach Chemie anzugehen und wollte mich demzufolge schoneimal etwas mehr damit auseinandersetzen, hänge jedoch bei einer eigentlich einfachen Sache

Gesucht wird die Gleichgewichtskonzentration von HCO3- Gegeben ist die Konzentration von CO2 mit 11,5 mikromol ein pH-Wert von 8,18 und ein pKs Wert (CO2) von 6,37

Soweit bin ich gekommen: CO2 + H2O -> HCO3- + H+

pH=1/2[pKs-lg[ ? ]
8,18=1/2(6,37-log[ ? ]
8,18= 3,185 + 1/2 * -log[ ? ] |-3,185
4,995=1/2*-log[ ? ] |:1/2
9,99=-log[ ? ]

10^-9,99 = [ ? ]

1,023x10^-10 mol/l = [ ? ]

Probe gemacht, das Ergebnis stimmt. Jedoch weiß ich überhaupt nicht wovon ich soeben die Konzentration ausgerechnet habe :D Habe ewig probiert und gemacht, aber ich weiß es einfach nicht. Könnte mir da jemand helfen und evt. auch Tipps für die weitere Rechnung geben?

LG

Expertenantwort
von Kaeselocher, Community-Experte für Chemie, 40

Du hast die Aufgabe nicht vollständig gelöst.

Was du berechnet hast, ist die Konzentration der H+ bei dem genannten pH-Wert. Es wäre nun wichtig zu wissen ob sich der pH-Wert auf die Gleichgewichtslage bezieht oder auf die HCO3--Lösung.

Es wird nach der Gleichgewichtskonzentration gefragt und dieser Umstand sollte dir bereits den Hinweis geben, dass es sich hier um eine Gleichgewichtsreaktion handelt. Du hast lediglich die Hinreaktion betrachtet:

CO2 + H2O → HCO3- + H+

Es gibt aber eben auch (die unter Normalbedingungen deutlich dominantere) Rückreaktion:

HCO3- + H+ → CO2 + H2O

Wenn wir die Konzentration im Gleichgewicht ausrechnen wollen müssen wir das Massewirkungsgesetz aufstellen:

Kw = [Produkte] / [ Edukte]

Da es sich hierbei um eine Deprotoneirung handelt kann man die Gleichgewichtskonstante auch als Ks bezeichnen, sofern man die protonierte Spezies (HCO3-) als Edukt und die deprotonierte Spezies (CO2) als Produkt wählt. Damit wird auch klar weshalb der pKs-Wert von CO2 angegeben wird, hierraus lässt sich die Säurekraftkosntante  für unsere Deprotoneirungsreaktion ermitteln.

Ich gehe davon aus dass sich der pH-Wert auf die HCO3-Lösung bezieht, denn nun kann man unter der Annahme, dass Wasser als Lösungsmittel im Überschuss vorliegt und somit aus dem MWG raus fliegt  in das Massenwirkungsgesetz der Deprotonierungsreaktion die Gleichgwichtskonstante (Säurekraftkonstante) und alle Konzentrationen außer der von HCO3- einsetzen.

Dementsprechend kann man nach der gesuchten Konzentration umstellen und sie ausrechnen.

Kommentar von Meree ,

Danke für die Antwort! Diesen Rechenweg hatte ich vorerst auch, kam dann nur bei den einzusetzenden Konzentrationen nichtmehr weiter, aber danke dafür!  

Somit habe ich jetzt

KS = [HCO3-]*[H+] / [CO2]

-> Ks * [CO2] / [H+] = [HCO3-]

--> 10^-6,37 * (11,5*10^-6) / 1,023*10^-10

Die *10^-6 ist die Umwandlung von mikromol/l zu mol/l

Das Ergebnis wäre 0,048 mol/l bzw 48000 mikromol/l

Kann das hinkommen? xD Das klingt ziemlich viel..

Kommentar von Meree ,

ich merke gerade, dass ich beim Berechnen von Ks die Edukte und Produkte demnach vertauscht habe, da ich die Reaktion andersrum hatte

Wenn ich es so mache, wie Sie meinten, dass H3O+ das Edukt sei, so käme ich auf eine Konzentration von 86956,5 mol/l was mir noch unmöglicher erscheint :D

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