Anorganische Chemiefür Biologen
Nadja Giesbrecht
AK Prof. Dr. Thomas BeinRaum: E3.005Tel: 089/[email protected]
Inhalte
• Stöchiometrie – chemisches Rechnen
• Chemisches Gleichgewicht – Massenwirkungsgesetz
• Säure-Base-Theorie
• Komplexchemie
• Redox-Theorie
• Löslichkeitsgleichgewichte
• Anionen-Kationen-Nachweise
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Technische Anwendungen: Bleiakku
Aufbau: 2 Bleielektroden in verdünnter Schwefelsäure. Es bildet sich ein Überzug aus PbSO4.
Ladevorgang:
Anode: PbSO4 + 6 H2O PbO2 + H3O+ + SO42- + 2 e-
Kathode: PbSO4 + 2 e- Pb + SO42-
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Technische Anwendungen: Bleiakku
Entladevorgang:
Kathode: Pb + SO42- PbSO4 + 2 e-
Anode: PbO2 + H3O+ + SO42- + 2 e- PbSO4 + 6 H2O
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Technische Anwendungen: Aluminium
Schmelzflusselektrolyse von Al2O3:
Anode: 3 O2- + 2 C CO + CO2 + 6 e-
Kathode: Al3+ + 3 e- Al
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LiC6 6 C + Li+ + e- CoO2 + Li+ + e- LiCoO2
Technische Anwendungen: Li-Ionen-Akku
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Technische Anwendungen: Brennstoffzelle
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H2 2 H+ + 2 e- O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O
EMK: +1,23 V
Inhalte
• Stöchiometrie – chemisches Rechnen
• Chemisches Gleichgewicht – Massenwirkungsgesetz
• Säure-Base-Theorie
• Komplexchemie
• Redox-Theorie
• Löslichkeitsgleichgewichte
• Anionen-Kationen-Nachweise
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Löslichkeit
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Die Löslichkeit eines Stoffes in einem Lösungsmittel hängt von vielen Faktoren ab:
• Lösungsenthalpie und Temperatur
• Salinität (Konzentration bereits gelöster Stoffe)
• Lösungsmittel (Polarität)
• Druck δ-
δ+
Benzen (unpolar) Wasser (polar)
Löslichkeit
Definition von Löslichkeiten nach Europäischem Arzneibuch:
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Löslichkeitsprodukt
Das Lösen einer Substanz in einem Lösungsmittel ist eine Gleich-gewichtsreaktion:
Für eine Ionenverbindung:
A+B-(s) A+(aq) + B-(aq)
Feststoff gelöste Ionen
Angabe des Aggregatszustands in Reaktions-
gleichungen:
(s): solid Feststoff
(l): liquid Flüssigkeit
(g): Gas
(aq): aquatisiert, d.h. in Wasser gelöst
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Löslichkeitsprodukt
Am+xB
n-y(s) x Am+(aq) + y Bn-(aq)
Feststoff gelöste Ionen
Anwendung des Massenwirkungsgesetzes:
𝐾 =𝑐 Am+ 𝑥 × 𝑐 Bn− 𝑦
𝑐(AxBy)
Solange im GGW immer noch ungelöster Feststoff vorliegt, istc(AxBy) konstant und kann in die GGW-Konstante integriertwerden:
𝐾𝐿 = 𝑐 Am+ 𝑥 × 𝑐 Bn− 𝑦
KL ist das Löslichkeitsprodukt des Feststoffs.
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Löslichkeitsprodukt
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Stoff KL Stoff KL
AgCl 2⋅10−10 mol2/L2 PbS 9 ⋅10−29 mol2/L2
AgBr 5⋅10−13 mol2/L2 Ag2S 6⋅10−50 mol3/L3
AgI 8⋅10−17 mol2/L2 HgS 2⋅10−53 mol2/L2
PbCl2 2⋅10−5 mol3/L3 CaCO3 (Kalkstein) 3⋅10−9 mol2/L2
CaSO4 (Gips) 2⋅10−5 mol2/L2
BaSO4 1⋅10−9 mol2/L2
PbSO4 1⋅10−8 mol2/L2
Übung
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Wie hoch ist die Konzentration der Silberionen in einergesättigten AgCl-Lösung (KL = 1,7 * 10-10 mol2/L2)?
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)𝐾𝐿 = 𝑐 Ag+(aq) × 𝑐 Cl−(aq)
Wenn keine andere Substanz gelöst ist, gilt:𝑐 Ag+(aq) = 𝑐 Cl−(aq)
𝐾𝐿 = 𝑐 Ag+ aq2
𝑐 Ag+ aq = 𝐾𝐿 = 1,7 × 10−10mol2
L2= 1,3 × 10−5
mol
L
Übung
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Wie ändert sich die Konzentration der Silberionen, wenn in 1 L dieser Lösung zusätzlich 0,1 mol NaCl gelöst wird?
𝐾𝐿 = 𝑐 Ag+(aq) × 𝑐 Cl−(aq)
𝑐 Cl−(aq) = 𝑐AgCl Cl−(aq) + 𝑐NaCl Cl
−(aq)
𝑐 Cl−(aq) ≈ 𝑐NaCl Cl−(aq)
𝑐 Ag+ aq =𝐾𝐿
𝑐NaCl Cl−(aq)
=1,7 × 10−10
mol2
L2
0,1molL
=
= 1,7 × 10−9mol
L
Schwarz-Weiß-Fotographie
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1. Das Filmmaterial ist mit einer Emulsion beschichtet, die winzige AgBr-Kristalle enthält.
2. Beim Belichten läuft diese Reaktion ab. Es bilden sichunsichtbar kleine Silberkeime, das sog. Latentbild.
2 AgBr 2 Ag + Br2
3. Entwickeln: Mehr Silber wird durch ein organischesReduktionsmittel (Hydrochinon) reduziert, die Silberkeimewachsen und dunkeln die belichteten Stellen ab Negativ.
+ 2 Ag+ + 2 OH- + 2 Ag + 2 H2O
4. Fixieren: Überschüssiges AgBr wird durch Komplexbildungmit Thiosulfat in Lösung überführt und weggewaschen:
AgBr(s) + 2 S2O32-(aq) [Ag(S2O3)2]3-(aq) + Br-(aq)