Ionenprodukt des Wassers

Wissenschaft Chemie
#1

hallo!

Wieso reduziert sich die Anzahl der OH- Ionen im Wasser bei der Zugabe einer Säure?

Die Erklärung anhand des Massenwirkungsgesetzes verstehe ich. Das Produkt aus der Konzentration von H3O+ und der Konzentration von OH- muss immer konstant sein. Steigt nun die Konzentration an H3O+ durch Zugabe einer Säure, muss die OH- Konzentration sinken.

Doch passt das nicht mit folgenden Überlegungen meinerseits zusammen.

Ich stell mir das so vor: H3O+ und OH- liegen im Gleichgewicht vor. Jetzt kommt zusätzliches H3O+ rein. Der Überschuss an H3O+ reagiert mit dem vorliegenden OH- zu H2O. Die OH- Konzentration sinkt. Doch jetzt müsste sich doch wieder das normale Gleichgewicht des Wassers mit gleicher Konzentration der beiden Ionen einstellen.

Wieso ist das scheinbar nicht so?

Gruß
Paul

#2

Hallo Paul: Bei deinen Überlegungen vergisst Du die Konzentration!
Bei 24°C sind je 10 hoch -7 Moleküle H2O in H+ und OH- dissoziiert; [H+] x [OH-] = 10 hoch 14
H+ liegt als H3O+ (1 H+ + 3 H2O) vor. Wenn Du die Temperatur von H2O erhöhst, z.B. auf 95°C, entstehen mehr H+ als OH-Ionen; [H+] x [OH-] bleibt aber 10 hoch 14. Dasselbe gilt wenn Du Säure (H+ -Ionen) zum H2O gibst; der pH sinkt, das H2O wird saurer, die Konzentration an OH-Ionen sinkt, die Konzentration an H+ steigt.

hallo!
Wieso reduziert sich die Anzahl der OH- Ionen im Wasser bei
der Zugabe einer Säure?

Die Erklärung anhand des Massenwirkungsgesetzes verstehe ich.
Das Produkt aus der Konzentration von H3O+ und der
Konzentration von OH- muss immer konstant sein. Steigt nun die
Konzentration an H3O+ durch Zugabe einer Säure, muss die OH-
Konzentration sinken.
Doch passt das nicht mit folgenden Überlegungen meinerseits
zusammen.
Ich stell mir das so vor: H3O+ und OH- liegen im Gleichgewicht
vor.

Gleichgewicht heisst nicht gleiche Konzentration von H+ und OH-!

Jetzt kommt zusätzliches H3O+ rein. Der Überschuss an

H3O+ reagiert mit dem vorliegenden OH- zu H2O.

Ein kleiner Teil des zugegebenen H+ reagiert mit OH-; das restliche
H+ senkt den pH (von pH 7 auf pH

#3

Das mit der Temperaturabhängigkeit ist interessant. Was für Gründe gibt es dafür, dass gerade bei 24°C die Konzentration der beiden thematisierten Ionen gleich groß ist?

Gleichgewicht heisst nicht gleiche Konzentration von H+ und
OH-!

Bei 24 °C aber doch schon, oder nicht? Inwiefern beeinflusst zusätzliches H3O+ denn überhaupt das vorliegende Gleichgewicht?

Nach meinem Verständnis bilden sich die Edukte nach, wenn man Produkte hinzufügt.

Doch jetzt müsste sich doch wieder das normale Gleichgewicht des Wassers mit gleicher Konzentration der beiden Ionen einstellen.

Nein, siehe oben.

Wo oben? Die Temperatur verändert sich doch nicht, also sollte sich auch nicht das Gleichgewicht verändern.

Wieso ist das scheinbar nicht so?

Weil [H+] x [OH-] immer 10 hoch 14 bleibt.

Ja, den Ansatz mit dem Massenwirkungsgesetz habe ich verstanden. Doch passt der meiner Meinung nach nicht mit den anderen, beschriebenen Überlegungen zusammen.

Bei 24 °C hat Wasser die Eigenschaft, zu einem bestimmten Teil in H3O+ und OH- zu dissoziieren. Die beiden Ionen liegen hier in gleicher Konzentration vor. Welche Prozesse führen dazu, dass Zugabe von H3O+ nun das vorliegende Verhältnis der H3O+ und OH- Inonen verändert?

Gruß
Paul

#4

Moin,

Was für
Gründe gibt es dafür, dass gerade bei 24°C die Konzentration
der beiden thematisierten Ionen gleich groß ist?

die ist bei reinem Wasser bei jeder Temperatur gleich groß, nur bei 24 °C ist das Ionenprodukt 10-14 und damit lässt es sich einfach besser rechnen als mit irgendwelchen krummen Exponenten.

Bei 24 °C aber doch schon, oder nicht? Inwiefern beeinflusst
zusätzliches H3O+ denn überhaupt das vorliegende
Gleichgewicht?

Das Ionenprodukt ist eine stoffspezifische Konstante.
Wenn man die Konzentration des einen Teil erhöht, muss die der anderen sinken und umgekehrt. Das gilt jetzt streng nur für sehr verdünnte Lösungen, weil bei konzentrierten Lösungen an dere Effekte ein immer größere Rolle spielen.

Gandalf

#5

Hi Paul Stoll.

Wenn Du die Temperatur
von H2O erhöhst, z.B. auf 95°C, entstehen mehr H+ als
OH-Ionen; [H+] x [OH-] bleibt aber 10 hoch 14.

Das ist leider völliger Quatsch.

Grüße,
Grünblatt

#6

Hallo Paul,

Das mit der Temperaturabhängigkeit ist interessant. Was für
Gründe gibt es dafür, dass gerade bei 24°C die Konzentration
der beiden thematisierten Ionen gleich groß ist?

bei 20 °C ist (zufällig): „die Konzentration der beiden thematisierten Ionen gleich groß“, nicht bei 24 °C wie du oben schreibst.

siehe z.B.:
http://www.der-brunnen.de/wasser/wasserdaten/wasserd…

Aus Konvention wird die Angabe thermodynamischer Daten bei 25 °C empfohlen siehe
P.Atkins „Physikalische Chemie“ 2. Aufl. VCH-Verlag auf S. 73:

Allerdings wird die Angabe thermodynamischer Daten bei 298,15 K
(25 °C) empfohlen; diese nennt man auch „Normtemperatur“

und weiter bei Atkins auf S. 276:
Bei 25 °C ist Kw = 1,008 x 10-14

(mit Kw = „Ionenprodukt des Wassers“)

Gruß

watergolf

#7

analog zu jeder Gleichgewichtsreaktion?

Das Ionenprodukt ist eine stoffspezifische Konstante.
Wenn man die Konzentration des einen Teil erhöht, muss die der
anderen sinken und umgekehrt.

Gut; verhält sich die Dissoziation des Wassers hier wie jede andere Gleichgewichtsreaktion?
Wenn man zB die Gleichgewichtsreaktion 2HI I2 + H2 betrachtet und dort nun die Konzentration von einem Produkt, zB von I2, erhöhen würde, würde dann die Konzentration des anderen Produktes, also von H2, sinken?

Gruß
Paul

#8

Moin,

Wenn man zB die Gleichgewichtsreaktion 2HI I2 + H2
betrachtet und dort nun die Konzentration von einem Produkt,
zB von I2, erhöhen würde, würde dann die Konzentration des
anderen Produktes, also von H2, sinken?

die Gleichung ist 2 H2O H3O+ + OH-. Und Du vermutest richtig, daß bei Steigen der einen Konzentration die andere Konzentration sinkt.
Dabei betrachtet man die Konzentration von Wasser (55,5 mol/l) als konstant. (Alles gilt wie gesagt streng nur bei sehr verdünnten Lösungen).

Gandalf

#9

Hallo Grünblatt: Beim eruieren der Ursache für die Quatsch-Schelte bin ich auf Prof. Blumes Erläuterungen gestossen:
http://www.chemieunterricht.de/dc2/wasser/pH-T.htm
Beim erhöhen der Temperatur von 22°C auf 90°C erhöht sich das Ionenprodukt von Wasser von 1,00 x 10 hoch -14 auf 37,82 x 10 hoch -14. Das Verhältnis der Ionen H+ und OH- bleibt bei jeder Temperatur 1:1. Mit einer pH-Elektrode kann man(n) beim aufheizen von Wasser (trotz Temp.-Korrektur) ein absinken des pH feststellen.
Die Schelte war berechtigt, Danke. Gruss. Paul