Ziel des Versuchs: Dieses Versuches zeigt, dass anhand von pH-Wert-Messungen das Löslichkeitsprodukt verschiedener Salze in gesättigten Lösungen bestimmt werden kann.
| Thema: Löslichkeitsprodukt und Ionenprodukt II | Tags: Löslichkeitsprodukt, pH-Wert-Messungen | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: SV |
Materialien
Bechergläser, Magnetrührer, Rührfisch, pH-Meter
Chemikalien
gesättigte Magnesiumhydroxid-Lösung, gesättigte Calciumhydroxid-Lösung, gesättigte Bariumhydroxid-Lösung, demineralisiertes Wasser
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Magnesiumhydroxid | -- | -- | |
| Calciumhydroxid Pulver | H318 | P280-P305+P351+P338-P309+P310 |  |
| Bariumhydroxid-8-H2O | H302+H332-H314 | P280-P301+P330+P331-P304+P340-P309+P310 |  |
Durchführung
Es werden gesättigte wässrige Magnesiumhydroxid-, Bariumhydroxid- und Calciumhydroxid-Lösung angesetzt. Anschließend wird mit dem geeichten pH-Meter der pH-Wert jeder Lösung gemessen.
Beobachtung
Die nachfolgenden pH-Werte wurden gemessen: Bariumhydroxid: 13,36 Calciumhydroxid: 12,45 Magnesiumhydroxid: 10,14
Deutung
Über den gemessenen pH-Wert kann das jeweilige Löslichkeitsprodukt der Salze berechnet werden.
Folgende Löslichkeitsprodukte KL wurden berechnet:
| Experimenteller KL [mol3/L3] | Literaturwert für KL [mol3/L3] | |
|---|---|---|
| Bariumhydroxid | 6,011·10-3 | 4,3·10-3 |
| Calciumhydroxid | 1,119·10-5 | 5,5·10-6 |
| Magnesiumhydroxid | 2,630·10-12 | 2,6·10-12 |
Die Berechnung der Löslichkeitsprodukte erfolgt in mehreren Schritten:
Zunächst wird die Reaktionsgleichungen für den Lösungsvorgang des Salzes im Gleichgewicht aufgestellt:
Ba(OH)2(s) → Ba2+(aq) + 2OH-(aq)
Ca(OH)2(s) → Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
Mg(OH)2(s) → Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
Nachfolgend erfolgt die Beispielrechnung zur Bestimmung des Löslichkeitsproduktes für Magnesiumhydroxid. Die Löslichkeitsprodukte von Calciumhydroxid und Bariumhydroxid werden analog ermittelt.
Anhand der Reaktionsgleichung kann unter Berücksichtigung der stöchiometrischen Koeffizienten die Gleichung für das Löslichkeitsprodukt KL formuliert werden:
KL(Mg(OH)2) = c(Mg2+) · c2(OH-)
Da die Berechnung des Löslichkeitsproduktes über die den pH-Wert er folgt, kann die Gleichung für das Löslichkeitsproduktes auf eine unbe kannte Variable reduziert und modifiziert werden unter Berücksichtigung der Randbedingung c(OH-) = 2 · c(Mg2+) , da die Konzentration der Magnesium-Ionen doppelt so groß ist wie die der Hydroxid-Ionen.
KL(Mg(OH)2) = c(OH-)2 · 0,5(OH-)
Unter der Berücksichtigung der Definition pH + pOH = 14 , kann durch den gemessenen pH-Wert die Konzentration der Hydroxid-Ionen berechnet werden:
c(OH-) = 10pOH = 10-(14-pH)
c(OH-) =10-(14-10,14) = 10-3,86 = 1,38 · 10-4 mol/L
Abschließend setzt man die ermittelte Konzentration der Hydroxid-Ionen in die modifizierte Gleichung für das Löslichkeitsprodukt ein:
KL(Mg(OH)2) = c(OH-)2 · 0,5(OH-)
KL(Mg(OH)2) = (1,38 · 10-4 mol/L)2 · (0,5 · 1,38 · 10-4 mol/L) = 2,63·10-12 mol3/L3
Entsorgung
Lösungen verdünnen und im Abfluss entsorgen.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Der Versuch „Löslichkeitsprodukt von Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid und Bariumhydroxid“ bietet sich als Einstieg in die Berechnung des Löslichkeitsproduktes an. Er knüpft zum einen an die Kenntnisse der pH-Wert-Messungen an, zum anderen ist die mathematische Berechnung des Löslichkeitsproduktes über den pH-Wert noch relativ einfach und nachvollziehbar für die SuS. Als Unterstützung und zur Vertiefung kann das Arbeitsblatt
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