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Aufgabe:

Zur Bestimmung der temporären Härte wurden 100 mL der
Wasserprobe mit Salzsäuremaßlösung (csoll = 0,1 mol/L, t = 0,991)
gegen Methylorange als Indikator titriert.
Der Verbrauch lag bis zum Umschlagpunkt bei 6,4 mL Salzsäure.
Berechnen Sie Konzentration an HCO3

in der Probe in mmol/L und
geben Sie an, wie groß die dazugehörige (äquivalente) Stoffmengenkonzentration an Erdalkalimetallionen ist.

Problem/Ansatz:

Hinweis: Man geht also davon aus, dass für die HydrogencarbonatKonzentration die äquivalente Konzentration an Erdalkalimetallionen als Gegenionen vorhanden ist.

Wie kann man das berechnen?

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Hi, hier chemweazle,

Zur Bestimmung der temporären Härte wurden 100 mL der Wasserprobe mit Salzsäuremaßlösung (csoll = 0,1 mol/L, t = 0,991), c(HCl) = 0,0991 mol /l gegen Methylorange als Indikator titriert.

Der Verbrauch lag bis zum Umschlagpunkt bei 6,4 mL Salzsäure.

Berechnen Sie Konzentration an HCO3(-) in der Probe in mmol/L und geben Sie an, wie groß die dazugehörige (äquivalente) Stoffmengenkonzentration an Erdalkalimetallionen ist.

Hinweis: Man geht also davon aus, dass für die HydrogencarbonatKonzentration die äquivalente Konzentration an Erdalkalimetallionen als Gegenionen vorhanden ist. Wie kann man das berechnen?


Also:
Die 2fach positiv geladenen Erdalkali-Ionen , die Magnesium- und Calciumionen, liegen im Trinkwasser gelöst als Hexa-Aqua-Komplexe vor. Als doppelt positiv geladene Kationen haben sie 2 einfach negativ geladene Hydrogencarbonationen als Gegenionen.

[Mg(H2O)6](2+) * 2 HCO3(-)(aq)

und

[Ca(H2O)6](2+) * 2 HCO3(-)(aq)

Das Verhältnis der Stoffmengen von Erdalkaliionen zur Stoffmenge der Hydrogencarbonationen ist 1:2.

Desweiteren wird die gesamte Stoffmenge des Gemisches aus Magnesiumionen und Calciumionen einfach mit n(M(2+)) bezeichnet. Die Gesamtkonzentration bestehend aus Magnesiumionen und Calciumionen wird mit c(M(2+)) bezeichnet.

$$\frac{n(M^{(2+)})}{n(HCO_{3}^{(-)})} = \frac{1}{2}$$
$$n(M^{(2+)}) = \frac{1}{2}\cdot n(HCO_{3}^{(-)})$$

Säure-Base-Titration

H(+)(aq) + HCO3(-)(aq) ⇌ H2CO3(aq) ⇌ CO2(g)↑ + H2O

Das Hydrogencarbonation ist ein einwertiger Ampholyt. Es kann gegenüber einer stärkeren Base 1 Proton abgeben, es kann aber auch gegenüber einer stärkeren Säure ein Proton aufnehmen. Bei der Protonierung bildet sich die thermolabile Kohlensäure, die in Kohlendioxid, dem Anhydrid der Kohlensäure, und Wasser zerfällt. Das Kohlendioxid entweicht als Gas.

1 mol Hydrogencarbonat verbraucht 1mol Hydroniumionen, H(+)-Ionen, und somit 1 mol HCl.

n(HCO3(-))(verbraucht) = n(HCl)(verbraucht)

c(HCl) = 0,0991 mol /l = 0,0991 mmol /ml
V(HCl) = 6,4 ml

n(HCl)(verbraucht) = c(HCl) * V(HCl) = 0,0991 mmol /ml * 6,4 ml = 0,63424 mmol

n(HCO3(-))(verbraucht) = n(HCl)(verbraucht) = 0,63424 mmol

$$n(M^{(2+)}) = \frac{1}{2}\cdot n(HCO_{3}^{(-)})$$

$$n(M^{(2+)}) = \frac{1}{2}\cdot 0,63424\cdot mmol$$

Die Stoffmenge der Erdalkaliionen ist nur halb so groß wie die Molzahl der Hydrogencarbonationen.

n(M(2+)) = 0,31712 mmol

Das Volumen der Probe, Probenvolumen: V(Probe) = 100 ml

$$c(M^{(2+)}) = \frac{n(M^{(2+)})}{ V(Probe)} = \frac{ 0,31712\cdot mmol}{ 100\cdot ml}$$
$$c(M^{(2+)})  = \frac{0,31712\cdot mol}{100\cdot l} = 0,0031712 \cdot \frac{mol}{l} = 3,1712 \cdot \frac{mmol}{l}$$

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