Leitfähigkeit in Abh. Konz. < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 12:37 Sa 13.06.2009 | | Autor: | Tilo42 |
| Aufgabe | | Die Leitfähigkeit von Schwefelsäure ist abhängig von der Konzentration |
Meine Frage dazu nun:
Wieso ist die Leitfähigkeit abhängig von der Konzentration?
Inwiefern ist sie abhängig? ( steigt oder sinkt sie bei stärkerer Konzentration )
Und was hat die Hydratation damit zu tun?
Und wieso findet eine Temperaturerhöhung beim Verdünnen statt?
( Ich weiß das die Hydratationsenergie was damit zu tun hat, ich denke umso mehr Wassermoleküle vorhanden sind, umso stärker ist die exotherme Hydratationsenergie, und wird immer größer als die endotherme Gitterenergie )
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Hallo,
> Die Leitfähigkeit von Schwefelsäure ist abhängig von der
> Konzentration
> Meine Frage dazu nun:
>
> Wieso ist die Leitfähigkeit abhängig von der
> Konzentration?
Je mehr Ionen in der Lösung sind, desto mehr Ladungsträger hast Du.
> Inwiefern ist sie abhängig? ( steigt oder sinkt sie bei
> stärkerer Konzentration )
Reines Wasser hat eine geringe Leitfähigkeit (ca [mm] 10^{-6} [/mm] S/cm), 96%ige Schwefelsäure liegt etwas höher [mm] (10,44*10^{-3} [/mm] S/cm). Dazwischen liegt ein Optimum der elektrischen Leitfähigkeit, ca. bei 36%.
http://www.chemieonline.de/forum/showthread.php?t=20014
http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_h2so4.htm
> Und was hat die Hydratation damit zu tun?
Nichts.
> Und wieso findet eine Temperaturerhöhung beim Verdünnen
> statt?
> ( Ich weiß das die Hydratationsenergie was damit zu tun
> hat, ich denke umso mehr Wassermoleküle vorhanden sind,
> umso stärker ist die exotherme Hydratationsenergie, und
> wird immer größer als die endotherme Gitterenergie )
Konzentrierte Schwefelsäure ist bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit - kein Gitter.
Gehe davon aus, das sie Hydratationsenthalpie die Ursache der Temperaturerhöhung ist.
http://www.chemieonline.de/forum/showthread.php?t=94755&highlight=L%F6sungsenthalpie+Schwefels%E4ure
http://www.chemikerboard.de/topic,4290,-verduennungs--loesungsenthalpie-von-96%25-iger-schwefelsaeure.html
Wasserfreies [mm] CaCl_2 [/mm] wird beim Lösen in Wasser auch sehr heiß.
LG, Martinius
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 18:35 Sa 13.06.2009 | | Autor: | Tilo42 |
Hmm verstehe die Antwort nicht, habe nochmals recherchiert, so wie ich es verstehe, nimmt die Leitfähigkeit bei erhöhter Konzentration ab, da die Ionen dann nicht mehr so freibeweglich sind oder? Du hingegen schreibst das die Leitfähigkeit bei erhöhter Konzentration zunimmt, da dann umso mehr Ladungsträger vorhanden sind.
Die Antwort zur zweiten Frage verstehe ich leider auch nicht, was meinst du mit dazwischen liegt ein Optimum?
Und mit Hydratationsenthalpie kann ich auch nichts anfangen, ich bin erst 10te Klasse und von einer Enthalphie habe ich noch nichts gehört, bei Wikipedia habe ich die Erklärung gefunden:
Die Enthalpie ist ein Maß für die Energie eines thermodynamischen Systems
wobei ich nur Bahnhof verstehe, was das mit der Temperaturerhöhung beim Verdünnen zu tun hat.
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Hallo,
> Hmm verstehe die Antwort nicht, habe nochmals recherchiert,
> so wie ich es verstehe, nimmt die Leitfähigkeit bei
> erhöhter Konzentration ab, da die Ionen dann nicht mehr so
> freibeweglich sind oder? Du hingegen schreibst das die
> Leitfähigkeit bei erhöhter Konzentration zunimmt, da dann
> umso mehr Ladungsträger vorhanden sind.
>
> Die Antwort zur zweiten Frage verstehe ich leider auch
> nicht, was meinst du mit dazwischen liegt ein Optimum?
Wenn Du zu Wasser sukzessive konz. Schwefelsäure gibst, so dass sich die Konzentration der vorliegenden (verdünnten) Schwefelsäure fortlaufend erhöht, so nimmt die Leitfähigkeit dieser verdünnten Schwefelsäure, ausgehend vom Wasser, zu, um bei ca. 36% ein Maximum zu erreichen.
Wird dann weiter konz. Schwefelsäure hinzugefügt, so dass sich die Konzentration der verdünnten Schwefelsäure weiterhin fortlaufend erhöht, so nimmt die Leitfähigkeit der verdünnten Schwefelsäure ab, um bei 96% den Tiefpunkt (der konzentrierteren Säure) zu erreichen.
Die beiden Minima ( Wasser und konz. Schwefelsäure) habe ich dir genannt.
Behelfsweise kannst Du dir eine Normalparabel vorstellen. (Möglicherweise ist der Zusammenhang auch linear.)
>
> Und mit Hydratationsenthalpie kann ich auch nichts
> anfangen, ich bin erst 10te Klasse und von einer Enthalphie
> habe ich noch nichts gehört, bei Wikipedia habe ich die
> Erklärung gefunden:
> Die Enthalpie ist ein Maß für die Energie eines
> thermodynamischen Systems
> wobei ich nur Bahnhof verstehe, was das mit der
> Temperaturerhöhung beim Verdünnen zu tun hat.
Flüssiges Wasser ist ein relativ ungeordnetes System aus Wassermolekülen. Gibst Du da konzentrierte Schwefelsäure hinein, so dissoziiert diese nährungsweise gemäß
[mm] $H_2SO_4 \rightleftharpoons [/mm] 2 [mm] H^{+}_{(aq)}+SO_4^{2-}_{(aq)}$ [/mm] .
Jedes Proton umgibt sich nun mit einer Hydrathülle, ebenso die Sulfationen. Dabei wird Energie frei (Hydratationsenthalpie) und erwärmt die Lösung.
Es findet auch eine Volumenkontraktion statt: aus 100 ml konz. Schwefelsäure und 100 ml Wasser entstehen weniger als 200 ml verdünnte Säure.
LG, Martinius
Edit: berichtigt
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 11:58 So 14.06.2009 | | Autor: | Tilo42 |
Gut, wie sich die Lösung erwärmt habe ich nun verstanden, wir haben diese Enthalpie im Unterricht Hydratationsenergie genannt.
Was ich hingegen noch nicht verstanden habe, wieso die Leitfähigkeit ab einem bestimmten Wert wieder abnimmt, dazu noch eine Erklärung und ich glaube dann habe ich es verstanden :D
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 15:30 So 14.06.2009 | | Autor: | Tilo42 |
Ich hoffe diesmal habe ich es richtig verstanden :D
Konzentrierte Schwefelsäure leitet den elektrischen Strom nur wenig; da die Dissoziation sehr gering ist. Säureeigenschaften sind wegen des Fehlens von H+ - Ionen daher für die konzentrierte Säure nicht zu erwarten.
Die verdünnte Schwefelsäure ist eine starke Säure, da sie vollständig dissoziiert ist.
H2SO4 + 2 H2O -> 2 H3O+ + SO42-
habe ich von einer anderen seite, aber ich glaube die erklärung ist zutreffend auf meine frage, warum die leitfähigkeit von der konzentration abhängig ist
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Hallo,
> Ich hoffe diesmal habe ich es richtig verstanden :D
>
> Konzentrierte Schwefelsäure leitet den elektrischen Strom
> nur wenig; da die Dissoziation sehr gering ist.
Auch konz. Schwefelsäure autoprotolysiert gemäß
[mm] $2H_2SO_4 \rightleftharpoons HSO_4^{-}+H_{3}SO_4^{+}$
[/mm]
, so dass Ionen vorliegen; aber Protonen in wässriger Lösung leiten den Strom viel besser, was gewöhnlich mit dem Grotthus'schen Mechanismus erkärt wird.
> Säureeigenschaften sind wegen des Fehlens von H+ - Ionen
> daher für die konzentrierte Säure nicht zu erwarten.
Eine Säure gibt in wässriger Lösung Protonen ab - also kommen der konz. Schwefelsäure Säureeigenschaften zu.
> Die verdünnte Schwefelsäure ist eine starke Säure, da sie
> vollständig dissoziiert ist.
>
> H2SO4 + 2 H2O -> 2 H3O+ + SO42-
Die Dissoziation der Schwefelsäure verläuft in 2 Stufen: die erste Protolysestufe ist sehr stark (Schwefelsäure), die 2. (Hydrogensulfat) nur noch mittelstark.
[mm] $H_2SO_4 [/mm] + H2O [mm] \rightleftharpoons H_3O^{+} [/mm] + [mm] HSO_4^{-}$
[/mm]
[mm] $HSO_4^{-} [/mm] + H2O [mm] \rightleftharpoons H_3O^{+} [/mm] + [mm] SO_4^{2-}$
[/mm]
Wenn Du mit der Maus auf die Formeln klickst, so siehst Du, wie man sie schreibt.
>
> habe ich von einer anderen seite, aber ich glaube die
> erklärung ist zutreffend auf meine frage, warum die
> leitfähigkeit von der konzentration abhängig ist
>
>
Wie in meinem vorherigen Link angeklungen ist: der Doktorand hatte keine Erklärung parat, warum nach dem Maximum der Leitfähigkeit ein Rückgang derselben zu beobachten ist.
Du wohnst doch in Berlin. Kannst ja mal an der Freien Univ. oder Humboldt Univ. oder TU fragen - einen PC-Professor.
LG, Martinius
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 15:51 So 14.06.2009 | | Autor: | Tilo42 |
ja, das problem ist bloß ich schreibe morgen eine arbeit, 2 punkte die dran kommen sind:
Leitfähigkeit von Schwefelsäure in Abhängigkeit von der Konzentration, Deutung des Kurvenverlaufs und Begriff der Hydratation
und Temperaturerhöhung beim Verdünnen, Hydratationsenergie
so steht es auf einem Blatt mit dem Titel, Stoffübersichtshilfe, was er uns gegeben hat
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 16:07 So 14.06.2009 | | Autor: | Martinius |
Hallo,
> ja, das problem ist bloß ich schreibe morgen eine arbeit, 2
> punkte die dran kommen sind:
>
> Leitfähigkeit von Schwefelsäure in Abhängigkeit von der
> Konzentration, Deutung des Kurvenverlaufs und Begriff der
> Hydratation
> und Temperaturerhöhung beim Verdünnen, Hydratationsenergie
>
> so steht es auf einem Blatt mit dem Titel,
> Stoffübersichtshilfe, was er uns gegeben hat
Nun, wenn es Schulstoff ist, dann musst Du natürlich nicht in der Uni fragen.
Mir fällt im Moment jedenfalls keine Antwort ein - aber ich habe für dich einmal hier gefragt:
![[]](/images/popup.gif) http://www.chemieonline.de/forum/showthread.php?t=137653
LG, Martinius
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:11 So 14.06.2009 | | Autor: | Tilo42 |
dankeschön
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:11 So 14.06.2009 | | Autor: | Tilo42 |
dankeschön, vor der abreit dürfen wir ja auch nochmal alles fragen :D
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 16:10 So 14.06.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
den Verlauf der Kurve hast du doch jetzt gut erklaert gekriegt. Wiederhol das, was du verstanden hast einfach mal mit deinen worten, dann koennen wir korrigieren.
So ist unklar, was du jetzt weisst, und was noch unklar ist. also schreib einfach ne testantwort auf die genannten fragen.
Gruss leduart
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion | | Datum: | 16:24 So 14.06.2009 | | Autor: | Tilo42 |
Hmm ok ich versuche es:
Wieso ist die Leitfähigkeit abhängig von der Konzentration?
Bis zu einem bestimmten Wert wird die Leitfähigkeit bei erhöhter Konzentration höher, da umso mehr Ionen vorliegen ( Ladungsträger ).
Später sinkt die Leitfähigkeit beim Erhöhen der Konzentration hingegen, da die Säure dann nicht mehr so gut dissoziert.
Inwiefern ist sie abhängig? ( steigt oder sinkt sie bei stärkerer Konzentration )
Bei stärkerer Konzentration steigt sie zuerst, sinkt dann aber ab einem bestimmten Wert.
Und wieso findet eine Temperaturerhöhung beim Verdünnen statt? Und was hat die Hydratation damit zu tun?
Eine Temperaturerhöhung beim Verdünnen findet statt, da dann um mehr Ionen und Protonen eine Hydrathülle gebildet wird. Die Bildung dieser Hülle verläuft exotherm und somit erwärmt sich die Lösung.
( Ich weiß das die Hydratationsenergie was damit zu tun hat, ich denke umso mehr Wassermoleküle vorhanden sind, umso stärker ist die exotherme Hydratationsenergie, und wird immer größer als die endotherme Gitterenergie )
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:57 So 14.06.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
sieht gut aus.
> Wieso ist die Leitfähigkeit abhängig von der Konzentration?
>
> Bis zu einem bestimmten Wert wird die Leitfähigkeit bei
> erhöhter Konzentration höher, da umso mehr Ionen vorliegen
> ( Ladungsträger ).
> Später sinkt die Leitfähigkeit beim Erhöhen der
> Konzentration hingegen, da die Säure dann nicht mehr so gut
> dissoziert.
statt gut besser stark, d.h. es liegen weniger Ionen vor.
>
> Inwiefern ist sie abhängig? ( steigt oder sinkt sie bei
> stärkerer Konzentration )
>
> Bei stärkerer Konzentration steigt sie zuerst, sinkt dann
> aber ab einem bestimmten Wert.
>
>
>
> Und wieso findet eine Temperaturerhöhung beim Verdünnen
> statt? Und was hat die Hydratation damit zu tun?
>
> Eine Temperaturerhöhung beim Verdünnen findet statt, da
> dann um mehr Ionen und Protonen eine Hydrathülle gebildet
> wird. Die Bildung dieser Hülle verläuft exotherm und somit
> erwärmt sich die Lösung.
Diese energie nennt man Hydratationsenergie
> ( Ich weiß das die Hydratationsenergie was damit zu tun
> hat, ich denke umso mehr Wassermoleküle vorhanden sind,
> umso stärker ist die exotherme Hydratationsenergie, und
> wird immer größer als die endotherme Gitterenergie )
richtig. aber nicht mit Umsomehr Wassermol. sondern bei jeder Hydrat. entsteht .... (wenn natuerlich zu wenig Wasser da ist koennen nicht alle Saeuremolekuele Ionen werden, deshalb ist es nicht ganz falsch.
(Naechstes mal schreib sowas als neue Frage, dann wird es rot und es sieht schneller jemand.)
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 17:11 So 14.06.2009 | | Autor: | Tilo42 |
Dankeschön, also habe ich es richtig verstanden :D
Aber noch eine kleine Frage:
Ich habe geschrieben:
Ich weiß das die Hydratationsenergie was damit zu tun
> hat, ich denke umso mehr Wassermoleküle vorhanden sind,
> umso stärker ist die exotherme Hydratationsenergie, und
> wird immer größer als die endotherme Gitterenergie )
Und dann deine Antwort:
richtig. aber nicht mit Umsomehr Wassermol. sondern bei jeder Hydrat. entsteht .... (wenn natuerlich zu wenig Wasser da ist koennen nicht alle Saeuremolekuele Ionen werden, deshalb ist es nicht ganz falsch.
(Naechstes mal schreib sowas als neue Frage, dann wird es rot und es sieht schneller jemand.)
Die Frage: Wieso erhöht sich die Temperatur, wenn nicht dadurch, dass zu wenig Wasser vorhanden ist, und so nicht genügend Hydrathüllen ausgebildet werden können?
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Hallo,
> Dankeschön, also habe ich es richtig verstanden :D
>
> Aber noch eine kleine Frage:
>
> Ich habe geschrieben:
> Ich weiß das die Hydratationsenergie was damit zu tun
> > hat, ich denke umso mehr Wassermoleküle vorhanden sind,
> > umso stärker ist die exotherme Hydratationsenergie, und
> > wird immer größer als die endotherme Gitterenergie )
>
> Und dann deine Antwort:
>
> richtig. aber nicht mit Umsomehr Wassermol. sondern bei
> jeder Hydrat. entsteht .... (wenn natuerlich zu wenig
> Wasser da ist koennen nicht alle Saeuremolekuele Ionen
> werden, deshalb ist es nicht ganz falsch.
> (Naechstes mal schreib sowas als neue Frage, dann wird es
> rot und es sieht schneller jemand.)
>
> Die Frage: Wieso erhöht sich die Temperatur, wenn nicht
> dadurch, dass zu wenig Wasser vorhanden ist, und so nicht
> genügend Hydrathüllen ausgebildet werden können?
Ich verstehe deine Frage nicht ganz. Die spezifische Hydrataionsenergie (für eine gegebene Masse Schwefelsäure) ist natürlich ein Grenzwert für eine theoretische unendliche Verdünnung, so dass für jedes Ion eine hinreichend große Hydrathülle gebildet werden kann.
Aber ich habe noch ein mal gegoogelt und eine Antwort auf die Frage gefunden, warum nach dem Maximum der Leitfähigkeit dieselbe wieder abnimmt, bei weiterhin steigender Konzentration der Schwefelsäure:
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/1/pc/pc_07/pc_07_02/pc_07_02_01.vlu/Page/vsc/de/ch/1/pc/pc_07/pc_07_02/pc_07_02_03.vscml.html
Jetzt musst Du nur noch [mm] \Lambda [/mm] (klick in dem angegebenen Link bei chemgapedia für die Definition der Äquivalentleitfähigkeit [mm] \Lambda) [/mm] in Gedanken mit der Konzentration multiplizieren, dann bekommst Du deine Kurve mit einem Maximum in der Mitte.
LG, Martinius
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![[guckstduhier]](/images/smileys/guckstduhier.gif "[guckstduhier]"){kind=small}
