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Äquivalentkonzentration vergleichen beim Neutralisieren
Um diese Frage zu beantworten, müssen wir uns zuerst klar machen, was Äquivalentkonzentration bedeutet und wie sie in chemischen Reaktionen, speziell bei Neutralisationsreaktionen, Anwendung findet.
Die Äquivalentkonzentration, oft mit \(c_{\text{eq}}\) bezeichnet, ist ein Maß für die Konzentration von Reaktanden, ausgedrückt in Äquivalenten pro Liter. Ein Äquivalent bezieht sich auf die Menge eines Stoffes, die in der Lage ist, eine definierte Menge eines anderen Stoffes zu ersetzen, zu reagieren oder zu neutralisieren. Bei Säure-Base-Reaktionen entspricht ein Äquivalent der Menge einer Säure oder Base, die genau 1 Mol H^{+} bzw. OH^{-}-Ionen liefern oder aufnehmen kann.
Äquivalentkonzentration Interpretation:
Für Bariumhydroxid (\(Ba(OH)_2\)) liegt die Äquivalentkonzentration bei \(c_{\text{eq}} = c(1/2 Ba(OH)_2)\), weil ein Molekül \(Ba(OH)_2\) zwei OH\(^-\)-Ionen bereitstellt. Es sind also zwei \(Ba(OH)_2\)-Moleküle nötig, um die Äquivalenz von einem Mol H\(^+\)-Ionen zu neutralisieren.
Für Kalilauge (KOH) liegt die Äquivalentkonzentration bei \(c_{\text{eq}} = c(1/1 KOH)\), da ein Molekül KOH ein OH\(^-\)-Ion bereitstellt.
Vergleich und Neutralisation:
Trotz der unterschiedlichen Verhältnisse in den Äquivalentkonzentrationen (1/2 für \(Ba(OH)_2\) versus 1/1 für KOH), wenn sie so eingestellt sind, dass ihre Äquivalentkonzentrationen effektiv gleich sind, enthalten sie dieselbe Anzahl von OH\(^-\)-Ionen in einem bestimmten Volumen. Das bedeutet, sie können jeweils die gleiche Menge an H\(^+\)-Ionen neutralisieren.
Berechnung der Neutralisation:
Um 20,0 mL einer Salzsäure mit einer Äquivalentkonzentration von 0,100 mol/L zu neutralisieren, müssen wir die benötigte Menge der Lösung basierend auf der Äquivalentkonzentration bestimmen.
Für Salzsäure (HCl) mit einer Äquivalentkonzentration von \(c_{\text{eq}} = 0,100 \text{mol/L}\) benötigen wir die gleiche Anzahl von OH\(^-\)-Ionen, um eine vollständige Neutralisation zu erzielen.
Die Äquivalentkonzentration von \(c(1/2 Ba(OH)_2)\) = \(c(1/1 HCl)\) bedeutet, dass für jedes Mol HCl ein halbes Mol \(Ba(OH)_2\) benötigt wird, da jedes Mol \(Ba(OH)_2\) zwei Mol OH\(^-\)-Ionen liefert.
Wenn also \(c_{\text{eq}}(HCl) = 0,100 \text{mol/L}\), dann benötigt man 20,0 mL der \(Ba(OH)_2\)- oder KOH-Lösung mit der entsprechenden Äquivalentkonzentration, um die HCl zu neutralisieren.
Wir gehen hierbei von idealen Bedingungen aus, dass die Volumenänderung durch Mischung vernachlässigbar ist und dass die Reaktionen vollständig ablaufen.
Konklusion:
Obwohl die Verhältnisse in den Beschreibungen der Äquivalentkonzentrationen unterschiedlich erscheinen (1/2 für \(Ba(OH)_2\) und 1/1 für KOH), wenn diese Lösungen so eingestellt sind, dass sie gleiche Äquivalentmengen der reaktiven Spezies enthalten, können sie äquivalente Mengen der gegenteiligen Ionenarten (H\(^+\) oder OH\(^-\)) in neutralisierenden Reaktionen neutralisieren.
