Berechnen Sie die Stoffmengekonzentration c und die Massenkonzentration einer bei 20°C gesättigten NH4cl lösung

Question

Aufgabe:

Berechnen Sie die Stoffmengekonzentration c und die Massenkonzentration einer bei 20°C gesättigten NH4cl lösung

Dichte (Nh4cl, gesättigt, 20°C)=1,0726 g/ml Mr(Nh4cl)=53,49

Answer 1

Hi, hier chemweazle,

Zu

Berechnen Sie die Stoffmengekonzentration c und die Massenkonzentration einer bei 20°C gesättigten NH4cl lösung

Dichte (Nh4cl, gesättigt, 20°C)=1,0726 g/ml = 1072,6 g /l
Mr(Nh4cl)=53,49, M(NH₄Cl) = 53,49 g/mol

Das gibt mit nur diesen Angaben ein Gleichungssystem mit 2 Unbekannten, nähmlich m(H₂O) und m(NH₄Cl). Für zwei Unbekannte benötigt man zwei Gleichungen (Angaben), z.b: die Löslichkeit von Ammoniumchlorid( Lötsalz) bei der Temperatur von 20 Grad Celsius oder z.B. den Massenanteil der gesättigten Lösung bei der Temperatur.

Habe aus meinem Lehrbuch noch eine Löslichkeitsangabe gefunden.
Löslichkeitsmaß von Ammoniumchlorid:

37,2 g NH₄Cl in 100 g H₂O bei der Temperatur von θ=20^°C

Lit.: Hollemann, Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 91.-100. Aufl., (1985), Walter de Gruyter, s. 950

Das heißt, man benötigt die Masse von 100g Wasser, um 37,2g Ammoniumchlorid(Lötsalz) vollständig bei der Temperatur von 20 Grad Celsius, zu lösen.
Aus den 100g Wasser plus den 37,2g Lötsalz erhält man ein Gemisch der Gesamtmasse von mges = m(H₂O) + m(NH₄Cl) = (100+37,2)g = 137,2 g.

Der Massenanteil des Ammoniumchlorides an der Gesamtmasse der Lösung lautet:

$$w(NH_{4}Cl) = \frac{m(NH_{4}Cl)}{m(NH_{4}Cl) + m(H_{2}O)} = \frac{37,2\cdot g}{137,2\cdot g} = 0,271$$

Die Dichte ist die Gesamtmasse, mges = m((H₂O) + m(NH₄Cl) pro Volumen.

$$Dichte = \dfrac{m(NH_{4}Cl) + m(H_{2}O)}{V}$$

Die Masse an Ammoniumchlorid m(NH₄Cl) ist Massenanteil von Ammoniumchlorid mal mges.
$$m(NH_{4}Cl) = w(NH_{4}Cl)\cdot mges$$

Die Massenkonzentration von Ammoniumchlorid in der Lösung ist ja Masse des gelösten Ammoniumchlorids pro Volumen Lösung.

Also den Massenanteil w(NH₄Cl) mal Dichte ergibt die Massenkonzentration von Ammoniumchlorid.

$$\beta(NH_{4}Cl) = \frac{m(NH_{4}Cl)}{V} = w(NH_{4}Cl)\cdot Dichte = w(NH_{4}Cl)\cdot\frac{mges}{V}= 0,271 \cdot \frac{1072,6\cdot g}{l} = 290,6746\cdot \frac{g}{l}$$

$$\beta(NH_{4}Cl) = 290,6746\cdot \frac{g}{l}$$

Die molare Konzentration ist Stoffmenge pro Gemischvolumen. Und die Stoffmenge ist Masse geteilt durch die Molmasse, n(NH₄Cl) = m(NH₄Cl) / M(NH₄Cl).

Somit ist die molare Konzentration Massenkonzentrationgeteilt durch die Molmasse des Gelösten.

$$c(NH_{4}Cl) = \frac{n(NH_{4}Cl)}{V} = \frac{1}{M(NH_{4}Cl)}\cdot \beta(NH_{4}Cl) = \frac{1\cdot mol}{53,49\cdot g}\cdot 290,6746\cdot \frac{g}{l} = 5,434 \cdot \frac{mol}{l}$$

Comments

Hi, hier chemweazle, nun ein paar Korrekturen der html-Tag-Formatierungsfehler.

Fehler:

Aus den 100g Wasser plus den 37,2g Lötsalz erhält man ein Gemisch der Gesamtmasse von mges = m(H₂O) + m(NH₄Cl) = (100+37,2)g = 137,2 g.

Die Masse an Ammoniumchlorid m(NH₄Cl) ist Massenanteil von Ammoniumchlorid mal mges.

Korrektur:

Aus den 100g Wasser plus den 37,2g Lötsalz erhält man ein Gemisch der Gesamtmasse von mges = m(H₂O) + m(NH₄Cl) = (100+37,2)g = 137,2 g.

Die Masse an Ammoniumchlorid m(NH₄Cl) ist Massenanteil von Ammoniumchlorid mal mges.

Zusammenfassung: Es fehlte noch eine 2te Angabe, z.B. : Löslichkeit oder der Massenanteil.

Mit Hilfe der Löslichkeitsangabe aus dem Lehrbuch konnte der Massenanteil w(NH₄Cl) berechnet werden.

Aus der Dichte und dem Massenanteil wurde mit Dichte mal Massenanteil = Massenkonzentration, die Massenkonzentration errechnet und durch Division der Massenkonzentration durch die Molmasse wurde dann die molare Konzentration erhalten.

Grüße chemweazle