Gemischte Fragen und Antworten Teil 1

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Auf dieser Seite sind einige Fragen und Antworten zur Allgemeinen und Anorganischen Chemie zusammengestellt. 

Urotropin

Digerieren, Umfällen, Mitfällung, Kolloid

• Digerieren:
• • aus Meyers Lexikon Online:
    

    Digerieren [lateinisch], das Herauslösen (Ausziehen) löslicher Bestandteile aus einem Stoffgemisch oder auch aus (getrocknetem) Pflanzenmaterial durch Übergießen mit einem geeigneten Lösungsmittel und anschließendes Dekantieren oder Filtrieren.

  • Beispiel Trennungsgang: Durch Zugabe von Thioacetamid zum Überstand der HCl-Gruppe fallen alle Elemente der Schwefelwasserstoffgruppe zusammen aus. Zur Auftrennung in Kupfer- und Arsengruppe muss man den Niederschlag digerieren. Das heißt man löst durch Zugabe von Ammoniumpolysulfid Arsen, Antimon und Zinn als AsS₄^3-, SbS₄^3-, SnS₃^2- aus dem Niederschlag raus.
    
• Umfällen: 
• • Niederschlag zentrifugieren und überstehende Lösung abgießen. Niederschlag wieder lösen und nochmals nach Vorschrift fällen.
  • Beispiel Trennungsgang: ??????
• Mitfällung: Ursachen für Mitfällungen:
• • Adsorption von Ionen an der Öberfläche des zu fällenden Stoffs. Es stellt sichsehr schnell ein reversibles Gleichgewicht, das von der Konzentrationder Ionen in der Lösung und der Temperatur abhängt, zwischen denadsorbierten Ionen in der Grenzschicht und denen in der Lösung ein. Nach einer Regel von Kolthoff wird ein Ion durch einenNiederschlag um so stärker adsorbiert, je höher seine Ladung ist.Beispiel für mögliche Adsorptionsvorgänge: Trennung von Fe³⁺, Cr³⁺ undAl³⁺ von Zn²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺ und Co²⁺. Versetzt man eine Lösung von Fe³⁺ und Ni²⁺ mit Ammoniak, müsste Nickel als [Ni(NH₃)₆]²⁺ in Lösungbleiben, während Fe(OH)₃ ausfällt. Niederschlag von Eisen enthält aberstets Nickel adsorbiert. Die adsorbierte Ionen-Art hängt vom pH derLösung ab. Fällt man Fe³⁺, Al³⁺ und Cr³⁺ aus alkalischer Lösung, sowerden Kationen adsorbiert. In saurer Lösung (mit Natriumacetat, Urotropin oder aufgeschlämmtem Bariumcarbonat) adsorbiert das Gel Anionen.
    Falls Adsorption wider erwarten stattfindet: es kann sein, dass der mitgerissene Stoff in geringster Menge in kolloider Form vorliegt. Die kolloid gelösten Bestandteile werden beinahe auf jeder Oberfläche adsorbiert.
  • Okklusion, das heißt Einschluss von Fremdstoffen im Verlaufe des Kristsallwachstums durch Mischkristallbildung oder mechanische Umhüllung.
  • Bildung definierter chemischer Verbindungen.
  • Abscheidung eines weiteren Niederschlags
• Kolloid: 
• • In echten Lösungen liegen die Teilchen als Ionen oder Moleküle vor. Sie sind < 1 nm. Teilchen in der Größe von 1-100nm bilden mit dem Dispersionsmittel kolloidale Lösungen.
  • Kolloidale Teilchen bleiben im Dispersionsmittel schweben und setzen sich nicht wie Teilchen in Suspensionen aufgrund ihrer Schwere ab.
  • Dass es sich nicht um echte Lösungen handelt, kann man am Tyndallphänomen zeigen: an den Kolloidteilchen wird Licht gestreut.
  • Schwerlösliche Stoffe ("schwer molekulardispers verteilbar") können unter Umständen in den kolloidalen Zustand überführt werden.
  • Eukolloide treten nur kolloid auf.

Nomenklatur Komplexverbindungen

Halogensauerstoffsäuren des Chlors

Name	Struktur	Oxidationszahlen	Säurestärke pKs	Oxidationskraft	Experimentelle Darstellung
Hypochlorige Säure HClO "unterchlorige Säure"		+I	7,54	Die hypochlorige Säure gehört zu den starken Oxidationsmitteln. µ0(HOCl/Cl-)=+1,49V Beispiele: bleicht sofort Lackmuspapier oder Indigolösung, zerstört diese Farbstoffe also oxidativ bildet mit Salzsäure Chlor macht aus Iodwasserstoff Iod frei 2I- I2 + 2e- u.a.	Chlor wird in Wasser eingeleitet: Cl2 + HOH = HCl + HOCl (statt dem Reaktionspfeil, der sich in HTML sowieso nicht richtig darstellen lässt, wird ein = verwendet, schließlich ist linke und rechte Seite gleich!) Das obige Gleichgewicht liegt weitgehend links. Um es nach rechts zu verschieben gibt man Quecksilberoxid (HgO) zu um die Salzsäure (Wikipedia: "Chlorwasserstoffsäure" ) als Quecksilberoxidchlorid (HgCl2* 2 HgO) auszufällen. Mit geeigneten Lösungsmitteln (z.B. Ketone, Ester, Nitrile) lässt sich HOCl von Chlorid befreien.
Chlorige Säure HClO2		+III	1,97	Bedeutungslos. Die Säure zersetzt sich schnell: 5 HClO2   4 ClO2 + HCl + 2 H2O	unbedeutend
Chlorsäure HClO3		+V	-2,7	Konzentrierte Chlorsäure ist ein kräftiges Oxidationsmittel: bei pH=0: µ0(ClO3/Cl-)=+1,45V. Besonders oxidierend wirkt eine Mischung aus konz. Chlorsäure und rauchender Salzsäure "Euchlorin": man benutzt sie zum Zerstören organischer Stoffe bei Prüfung auf anorganische Bestandteile. Mit zunehmendem pH-Wert nimmt Oxidationskraft ab, bei pH=14: µ0(ClO3/Cl-)=+0,692V	Zur Darstellung geht man von den Salzen, den Chloraten aus. Diese entstehen bei der Einwirkung von Hypochloriger Säure auf Hypochlorit: 2 HClO + ClO-  2 HCl + ClO3- Die hypochlorige Säure oxidiert ihr eigenes Salz zum Chlorat. Man muss nur schwach ansäuern, da im Verlauf der Reaktion HCl immer wieder nachgebildet wird. Danach Umsetzung von Bariumchlorat mit Schwefelsäure: Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
Perchlorsäure HClO4		+VII	-10	Reine HClO4 zerfällt beim Erwärmen explosionsartig. Brennbare Substanzen (Holz, Papier, organische Verbindungen....) werden explosionsartig oxidiert! Reduktionsmittel (HI, SOCl2) reagieren unter Entzündung. Silber und Gold wird gelöst. Schmerzhafte und schwer heilende Wunden auf der Haut! Für das geringe Oxidationsvermögen der wesentlich beständigeren verdünnten Perchlorsäure sind kinetische (sterische) Gründe maßgebend. Oxidationspotential:  µ0(ClO4-/Cl-)=+1,38V: die verdünnte Lösung kann mit HCl schwach erwärmt werden, ohne dass Chlor entsteht. Indigo wird auch in stark saurer Lösung nicht entfärbt. HI, HNO2, Cr2+, Eu2+ reagieren nicht. Oxidiert wird aber: Sn2+, Ti3+, V2+, S2O42-.	Erhitzt man Chlorate, z.B. Kaliumchlorat auf höhere Temperatur so disproportionieren sie unter Bildung von Chlorid und "Perchlorat": 4 KClO3  KCl + 3 KClO4 HClO4 entsteht beim Behandeln von NaClO4 mit konz. Salzsäure: NaClO4 + HCl  NaCl + HClO4 und kann nach Abfiltrieren von ausgefallenem NaCl im Vakkum zusammen mit ca. 30% Wasser abdestilliert werden.

Gleiche Tabelle mit Hinweise zu den Salzen der Chlorsäuren

pH-Wert eines Salzes (Eisenhydroxid)

Berechnen Sie den pH-Wert einer gesättigten Fe(OH)₃-Lösung (K_L = 6*10^-38 mol⁴L^-4).

Fe(OH)₃ = Fe³⁺ + 3 OH^-

[Fe³⁺][OH^-]³ = K_L
[Fe³⁺] = 3[OH^-]
3[OH^-][OH^-]³ = K_L
[OH^-] = root4(K_L/3) = 3,76*10^-10 mol/L (Hinweis: root4(...) soll die 4. Wurzel sein! Formeln lassen sich mit HTML nicht gut darstellen)
pOH = 9,4 ===> pH=4,6

Bei diesem pH-Wert wird das Löslichkeitsprodukt also gerade überschritten.

Säurekonstante einer schwachen Säure nach Titration berechnen

25mL einer schwachen Säure HX werden mit einer 0,25-molaren NaOH titriert. Nach Zugabe von 5 mL NaOH ist der pH-Wert pH = 4,5. Der Äquivalenzpunktwird nach Zugabe von 34,5 mL NaOH erreicht. Berechnen Sie die Säurekonstante Ks von HX.

Diese Aufgabe befindet sich auch im Mortimer (8. Ausgabe,  S. 317)

Vorsicht "Falle": Schwache Säure und Lauge -----> Pufferlösung!

Die anfangs vorhandene Menge der Säure HX entspricht der Stoffmenge der bis zum Äquivalenzpunkt zugegebenen Natronlauge: n₀(HX) = c(OH^-) * V_äquiv = 0,25M * 34,5mL = 8,625 mmol

Nach Zugabe von 5mL Natronlauge sind X^- - Ionen in entsprechender Menge entstanden:
n(X^-)=0,25mmol/mL * 5mL = 1,25mmol

und von der Säure sind übrig:
n(HX) = (8,625 - 1,25)mmol = 7,375 mmol

Der pK_s-Wert ergibt sich aus der Puffergleichung (Henderson-Hasselbalch):
pKs = pH + log n(HX) / n(X^-) = 4,50 + log (7,375 / 1,25) = 5,27, KS = 5,36*10^-6 mol/L

VSEPR-Modell

pH-Wert einer Sulfit-Lösung (Natriumsulfit, Na₂S)

Welchen pH-Wert hat eine 0,1molare Na₂S-Lösung? K_s1(H₂S)=1*10^-7mol/L. K_S2(HS^-)=1*10^-14 mol/L

Hinweis: Diese Aufgabe steht auch im Mortimer (Ausgabe 8, S. 310):

S₂^- + H₂O = HS^- + OH^-

Zunächsteinmal braucht man die Dissoziationskonstante: K_B = K_W / K_S = 1,0*10^-14 / 1,0*10^-14 mol/L = 1,0 mol/L

Die Näherungsformel für schwache Basen [OH^-] = sqrt(K_B*C₀) (vgl. Mortimer, S. 299) sollte für K_B > 10^-4 nicht verwendet werden. Also löst man das Massenwirkungsgesetz auf zu:

[OH^-] = - 1/2 * 1,0 + sqrt(1/4 * 1,0² + 1,0 * 0,1) mol/L = 0,09 mol/L (Hinweis: sqrt soll für Quadratwurzel stehen)
pOH = 1,04 ===> pH = 12,96

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