Gleichgewichtskonstante berechnen/warum stimmt das nicht?
Hallo!
Ich habe Probleme mit diesem Beispiel:
Berechnen Sie die Gleichgewichtskonstante für die Reaktion: Sn2+(aq) + Pb(s) ↔ Sn(s) + Pb2+(aq)
Für die Größen in der Formel:
F ist die Farady Konstante: 9,6485 * 10^4
R ist die Gaskonstante: 8,31451
T=298,15 K
v= Anzahl der Elektronen, in dem Fall 2
Bei mir kommt 2,17 heraus, aber es kommt 0,46 heraus.
Warum kommt für das Zwischenergebnis -0,7788 heraus und nicht 0,7788? Woher kommt denn dieses negative Vorzeichen?
Danke im Voraus für eure Hilfe!
1 Antwort
Sn²⁺ + Pb ⇄ Sn + Pb²⁺ K = c( Pb²⁺)/c(Sn²⁺)
Du sollst die Gleichgewichtskonstante aus den Standard-Reduktionspotentialen berechnen. Davon gibt es zwei, nämlich E°(Sn²⁺/Sn)=−0.13 und E(Pb²⁺/Pb)=−0.126 V.
Die Zahlen habe ich von Wikipedia. In Deiner Angabe ist es nicht wirklich klar, welche der beiden Angaben (−0.14 und −0.13) sich auf welches Metall bezieht. Die Zahlen sind sich ja sehr ähnlich, und fast bis auf die Meßgenauigkeit identisch. Ich rechne jetzt mit meinen Zahlen weiter, weil ich nicht weiß, wie Deine Zahlen zu lesen sind.
In der oben angegebenen Reaktionsgleichung wird Zinn reduziert, Blei oxidiert. Die Tabellenwerte sind immer Reduktionspotentiale. Also müssen wir das Bleipotential negativ nehmen, bevor die die Summe berechnen:
E° = E°(Sn²⁺/Sn) − E°(Pb²⁺/Pb) = (−0.13) − (−0.126) = −0.004 V
Das Resultat ist negativ (naja, eigentlich ist es ±0, wegen der experimentellen Unsicherheiten, aber tun wir mal so als ob wir nichts gemerkt hätten). Das bedeutet, daß das Gleichgewicht auf der linken Seite liegt, und daher muß am Ende eine Gleichgewichtskonstante kleiner Eins herauskommen.
Die Gleichgewichtskonstante folgt aus der bekannten Formel ΔG=−RT ln(K) und der Beziehung ΔG = −νFE° (gilt nur für Redoxreaktionen). Wenn man die beiden gleichsetzt, kommt man sofort auf
K = exp( νFE°/(RT) ) = exp ( 2 · 96485 · (−0.004) / 8.3144 / 298.15 ) = 0.73
Soweit ist es mal richtig. Aber was hättest Du mit Deinen unklaren Zahlen herausbekommen sollen? Wenn ich mal versuchsweise E=−0.01 V in die Formel einsetze, dann kommt mit K=0.46 genau das heraus, was Dein Lehrer sich von Dir erwartet hat. Offenbar war in der Angabe −0.14 für das Zinnpotential gemeint und −0.14 für das Bleipotential. Dann ergibt die Rechnung Sinn.
In Deiner Nudelei sehe ich jedoch E=+0.01 V, also hast Du die beiden Potentiale verwechselt und die Differenz in die falsche Richtung gebildet — dann kriegst Du natürlich genau den Reziprokwert der gewünschten Gleichgewichtskonstante heraus (also die Gleichgewichtskonstante für die Rückreaktion).
Welche Überlegung hat Dich denn dazu getrieben, E = −0.13 − (−0.14) = +0.01 V so anzuschreiben?
Dann erklär, was Du machst, und welche Zahl Du aus welchem Grund wo einsetzt.
Das ist ja genau das was ich nicht weiß. Ich weiß nicht ob ich -0,13-(-0,14) oder -0,14-(-0,13) mache.
Beantwortet nicht die Gleichung E° = E°(Sn²⁺/Sn) − E°(Pb²⁺/Pb) in meiner Antwort Deine Frage? Natürlich müßte ich dazu endlich auch mal erfahren, ob bei Dir die Nulldreizehn oder die Nullvierzehn das Blei oder das Zink sein sollen — diese Frage ist ja von Anfang an ungeklärt.
Also ich habe von der Website die Zahlenwerte für Blei und Zinn.
http://www.seilnacht.com/Lexikon/normalp.htm
Wenn ich aber mit den Zahlen rechne, komme ich trotzdem auf +0,01 und nicht -0,01. Ich weiß einfach nicht woher das minus kommt :/ Und Zahlenwerte standen bei der Angabe keine dabei, die habe ich wie gesagt von dieser Website.