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Aufgabe:

Der Massenanteil an Kupfer(II) in einer Trinkwasserprobe beträgt 202004*10-11%. Die Dichte der
Probe beträgt 0,9982 g/ml. Berechnen Sie folgende Werte:
a.) die Massenkonzentration
b.) die Stoffmengenkonzentration
c.) die Anzahl der Kupfer(II)-Ionen in 1,0 µl Wasserprobe


Problem/Ansatz:

Ich brauche bitte Hilfe damit

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Grüße chemweazle,

Berechnen Sie folgende Werte:

Aufgabe: Der Massenanteil an Kupfer(II) in einer Trinkwasserprobe beträgt 202004*10-11%. Die Dichte der Probe beträgt 0,9982 g/ml. Berechnen Sie folgende Werte:

a.) die Massenkonzentration

b.) die Stoffmengenkonzentration

c.) die Anzahl der Kupfer(II)-Ionen in 1,0 μl Wasserprobe

Massenanteil der Kupfer(II)-Kationen ohne die Hydratwasserhülle

w(Cu(2+) = 202. 004*10-11% = 2,02004 *10-11+5% = 2,02004 *10-6% = 2,02004 *10-8

Die Masse einer Volumeinheit der Trinkwasserprobe sei die Gesamtmasse, mges = ρ * V

Die Gesamtmasse der Trinkwasserprobe besteht aus der Masse der Kupfer(II)-Kationen plus die Masse der Anionen plus Wasser dem Hauptbestandteil und weitere Komponenten, die im Wasser gelöst vorliegen.

zu a)

Wir unterteilen die Gesamtmasse in die Masse an Kupfer-Kationen plus die Restmasse.

$$w(Cu^{(2+)}) = \dfrac{m(Cu^{(2+)})}{mges}$$

Der Anteil der Restmasse , w(Rest)

$$w(Rest) = \dfrac{m(Rest)}{mges}$$

Die Gesamtmasse von einem Volumen von 1 ml ergibt sich mit ρ * V :

$$mges = \varrho\cdot V = \frac{0,9982\cdot g}{ml}\cdot 1\cdot ml = 0,9982\cdot g$$

$$m(Cu^{(2+)}) = w(Cu^{(2+)})\cdot mges = 2,02004\cdot 10^{-8}\cdot 0,9982\cdot g$$

m(Cu(2+) ≈ 2,0164 * 10-8 g = 0,020164 μ g

Im Volumen von 1 ml des Trinkwassers befindet sich eine Masse von 2,0164 * 10-8 g an Kupferkationen.

Die Massenkonzentration, abgekürzt mit β (Cu(2+)), ist die Masse der Kupfer(II)-Kationen pro Volumen-Einheit und lautet:

$$\beta = \dfrac{m(Cu^{(2+)})}{V} = \dfrac{2,02004\cdot 10^{-8}\cdot g}{ml} = \dfrac{2,02004\cdot 10^{-5}\cdot g}{l}$$

zu b).
Berechnung der Stoffmenge an Kupfer(II)-Kationen, die Stückzahl der einzelnen Ionen, gemessen in mol und der Molaren Konzentration, c

Und es gilt die Masse ist gleich Stoffmenge mal Molmasse, m = n * M.
m(Cu(2+)) = n(Cu(2+)) * M(Cu)

Für die Stoffmenge an Kupfer(II)-Kationen in Volumen von 1 ml der Trinkwasserprobe gilt:

M(Cu) = 63,546 g / mol

$$n(Cu^{(2+)}) = \dfrac{m(Cu^{(2+)})}{M(Cu^{(2+)})} $$

$$n(Cu^{(2+)}) = \dfrac{2,0164\cdot 10^{-8}\cdot g\cdot mol}{63,546\cdot g} $$


$$n(Cu^{(2+)}) \approx 0,0317\cdot 10^{-8}\cdot mol = 3,17\cdot 10^{-10}\cdot mol$$

In einem Volumen von 1 ml der Trinwasserprobe befinden sich ca. 3,17 * 10-10 mol an Kupfer-Kationen.

Die Stoffmengenkonzentration( Molare Konzentration ), abgekürzt mit c(Cu(2+)), ist die Stoffmenge der Kupfer(II)-Kationen pro Volumen-Einheit und lautet:

$$n(Cu^{(2+)})  = \dfrac{n(Cu^{(2+)})}{V} = \dfrac{3,17\cdot 10^{-10}\cdot mol}{ml} = \dfrac{3,17\cdot 10^{-7}\cdot mol}{l}$$

Zu c).

Die Absolute Anzahl der einzelnen Kupfer(II)-Kationen in einem Volumen von einem Millionstel Liter, μl

Die Absolute Anzahl der Kupferkationen ergibt aus der Molzahl multipliziert mit der Avogadro-Konstanten.

Stoffmenge, Stückzahl, gemessen in mol, der Kupferkationen in einem Millionstel Liter, 1 μl = 10 -6 l

$$n(Cu^{(2+)})  = c(Cu^{(2+)})\cdot V = \dfrac{3,17\cdot 10^{-7}\cdot mol}{l}\cdot 10^{-6}\cdot l = 3,17\cdot 10^{-13}\cdot mol$$

N = NA * n

$$\dfrac{6,023\cdot 10^{23}}{mol}\cdot 3,17\cdot 10^{-13}\cdot mol \approx 1,9093\cdot 10^{11}$$

Es befinden sich ca. 1.9093 * 1011 einzelne Kupfer(II)-Kationen in einem Millionstel Liter der Trinkwasserprobe.






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