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| Title: | Experimentelle Ermittlung der molaren Lösungswärme von Kaliumchlorid | |
| Description: | Ein Chemieexperiment (Lösungswärme von Kaliumchlorid). | |
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| Author: | Marcel Görgens | |
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| deutsch | ||
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Experimentelle Ermittlung der molaren
Lösungswärme von Kaliumchlorid
Versuchsaufbau :
Um den Versuch durchzuführen, benötigen wir 180 g
Wasser, welches in ein Becherglas gefüllt wird. Die Temperatur ermitteln
wir mit einem Thermoelement, welches mit einem PC zusammengeschlossen ist und
alle 2 Sekunden Temperaturwerte einliest. Die Temperatur des Wassers liegt bei
ca. 23.7°C, was Zimmertemperatur entspricht. Das Wasser wird elektrisch
gerührt. Dann wird dem Wasser 6,5g Kaliumchlorid zugeführt. In einer
schematischen Darstellung sieht dies folgendermaßen aus :
Versuchsbeschreibung:
Bei dieser Reaktion konnte man gut beobachten, wie die
Temperatur des Wassers sank, als man das Kaliumchlorid zufügte. Bei der
jetzt entstandenen Lösung fiel die Temperatur von 23,7°C auf
21,7°C.
Versuchsergebnis:
Da das Salz Energie benötigt um sich zu lösen,
bezieht es diese aus der Umgebung. In diesem Fall ist die Umgebung das Wasser.
Da beim Lösen von Kaliumchlorid die Ionen des Gitters voneinander getrennt
werden müssen, sind diese in der Lösung beweglich. Doch da die
Anziehungskraft im Ionengitter sehr stark ist, kommt die Frage auf, wie sie
durch Wassermoleküle zerteilt werden können.
Da Wassermoleküle Dipole sind, d. h. an einem Ende sind
sie negativ und am anderen Ende sind sie positiv, werden sie von den Ionen des
Gitters an der Oberfläche des Gitters angezogen. So setzen sich mehrere
Wassermoleküle an den Ecken und Kanten der am Rand stehenden Ionen ab. Da
die Anzahl der Wassermoleküle überwiegt, und die Anziehungskraft am
Rand des Ionengitters schwächer ist als im Kern des Gitters, können
diese auf leichteste Weise abgelöst werden. Wenn sich diese Ionen nun im
Wasser gelöst einzeln befinden, haben sie eine Hülle von
Wassermolekülen. Die folgende schematische Zeichnung soll dies etwas
verdeutlichen:
Diese Hülle bezeichnet man als
Hydrathülle. Allerdings nennt man die Bildung einer
Hydrathülle durch Anlagerung von Wassermolekülen an Teilchen
Hydration. Um diese hydratisierten Ionen zu kennzeichnen benutzt man in
der Chemie das Zeichen aq ( aq heißt Wasser). Desweiteren
wird noch die Ladung gekennzeichnet mit + und -
Aus der oben genannten Erklärung kann man folgende
komplexen Vorgänge in zwei grobe Teilprozesse einteilen :
-
Das Überwinden der Anziehungskraft; beispielsweise Aufbrechen des
Kristallgitters. Das ist ein endothermer Prozeß. Das heißt, es
muß immer Energie in den Vorgang reingesteckt werden, da er sonst
aufhören würde. Dieser Part überwiegt.
-
Die Ausrichtung der einzelnen Moleküle zueinander. Das heißt, in
welcher Form die Wasserstoffmoleküle das Iodidion bzw. das Kaliumion in der
flüssigen Phase umgeben; in diesem Fall Hydration. Dieser kleinere
Teilprozeß ist exotherm, das heißt es wird Energie freigesetzt.
Da, wie anfangs erwähnt, die Energie in diesem Fall aus
dem Wasser genommen wird, sinkt die Temperatur des Wassers, weil die einzelnen
Ionen Energie benötigen um die Hydration durchzuführen. Dies ist in
folgender Zeichnung schematisch dargestellt.
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