Aufgabe 1 – Chemie im Aquarium

1 Kohlenstoffdioxid-Hydrogencarbonat-Gleichgewicht

1.1

Gib die Valenzstrichformel des Kohlenstoffdioxid-Moleküls an.

Vergleiche den Molekülbau von Kohlenstoffdioxid und Wasser anhand von drei Kriterien.

5 BE

1.2

Formuliere die Reaktionsgleichung für das Kohlenstoffdioxid-Hydrogencarbonat-Gleichgewicht (Material I).

Nenne drei Merkmale eines chemischen Gleichgewichts.

5 BE

1.3

Erkläre die in Material I genannten drei Regeln unter Nutzung des Prinzips nach LE CHATELIER.

6 BE

1.4

Da die Kohlenstoffdioxidkonzentration nicht direkt bestimmt werden kann, wird diese üblicherweise aus dem pH-Wert und der Carbonathärte berechnet (Material II). Ein Aquarium weist einen pH-Wert von Formula: 6{,}6 und eine Carbonathärte von $Formula: 7\ ^\circ\text{dH}$ $Formula: 7\ ^\circ\text{dH}$ auf.

Überprüfe durch geeignete Berechnungen, ob die Kohlenstoffdioxid-Konzentration im Optimalbereich von $Formula: c=0{,}35-0{,}70\ \text{mmol}\cdot\text{L}^{-1}$ $Formula: c=0{,}35-0{,}70\ \text{mmol}\cdot\text{L}^{-1}$ liegt.

Begründe, dass weiches Aquariumwasser anfälliger für pH-Schwankungen ist als hartes Wasser.

6 BE

2 Stickstoffkreislauf

2.1

Nitritbakterien und Nitratbakterien nutzen anorganische Stoffe als Energiequelle (Material III).

Ermittle für beide Reaktionen jeweils die Art der chemischen Reaktion.

Erläutere an einer der beiden Reaktionen das Donator-Akzeptor- Prinzip.

7 BE

2.2

Begründe anhand einer Berechnung, dass es sich bei der Umwandlung von Ammonium-Ionen in Nitrit-Ionen unter Standardbedingungen um eine exotherme Reaktion handelt (Material III).

4 BE

3 Farbreaktionen zur Bestimmung von Wasserwerten

3.1

Thioglycolat-Ionen bilden mit Eisen(II)-Ionen eine violette Komplexverbindung (Material IV).

Beschreibe den Aufbau dieses komplexen Teilchens.

Begründe, dass sowohl die Sauerstoffatome als auch die Schwefelatome des Thioglycolat-Ions in der Lage sind, koordinative Bindungen auszubilden.

6 BE

3.2

Beschreibe einen Nachweis für Eisen(III)-Ionen und gib die zugehörige Reaktionsgleichung an.

4 BE

3.3

Zur Überprüfung des pH-Wertes und damit auch der Kohlenstoffdioxid-Konzentration wird in Wassertests ein Farbindikator verwendet.

Beschreibe die pH-abhängige Änderung der Indikatorfärbung als Protolysegleichgewicht.

2 BE

Weiter lernen mit SchulLV-PLUS!

monatlich kündbarSchulLV-PLUS-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?

Das Verständnis der „Aquarienchemie“ ist ein Schlüssel zur erfolgreichen Haltung von Tieren und Pflanzen im Aquarium. Dies beinhaltet die Kenntnis natürlicher Abbauprozesse sowie die Kontrolle und die optimale Einstellung verschiedenster Wasserwerte.

Die nachfolgende Übersicht ist Grundlage für die Bearbeitung aller Aufgaben.

Schematische Darstellung von Wasserwerten in einem Aquarium mit Fischen, Pflanzen und chemischen Stoffen

Material I: Einleitung von Kohlenstoffdioxid

Viele Aquarianer leiten kontrolliert Kohlenstoffdioxid in das Aquariumwasser ein, um ein üppiges Pflanzenwachstum zu erreichen. Ein geringer Teil des gelösten Kohlenstoffdioxids $Formula: \ce{CO2_{\,(aq)}}$ $Formula: \ce{CO2_{\,(aq)}}$ reagiert dabei mit Wasser, sodass sich das Kohlenstoffdioxid-Hydrogencarbonat-Gleichgewicht einstellt.

Kohlenstoffdioxid + Wasser $Formula: \rightleftharpoons$ $Formula: \rightleftharpoons$ Hydronium-Ion + Hydrogencarbonat-Ion

Dieses Gleichgewicht verdeutlicht die gegenseitige Abhängigkeit von Kohlenstoffdioxid-Konzentration, pH-Wert und Carbonathärte (Maß für die Konzentration an Hydrogencarbonat-Ionen). Da diese drei Wasserwerte die Entwicklung von Fischen und Pflanzen beeinflussen können, sollte jeder Aquarianer folgende Regeln kennen.

(A)	Die Zugabe von Kohlenstoffdioxid senkt den pH-Wert.
(B)	Je höher die Carbonathärte, umso mehr Kohlenstoffdioxid-Zufuhr muss hinzugegeben werden, um den gleichen pH-Wert einzustellen.
(C)	Bei Beleuchtung und ohne Kohlenstoffdioxid-Zufuhr steigt der pH-Wert durch Photosynthese allmählich an.

Nach: https://www.drta-archiv.de/zusammenhang-wasserwerte/ (17.11.2025)

Material II: Carbonathärte

Die Carbonathärte gibt den Teil der Wasserhärte an, der auf gelöstes Calciumhydrogencarbonat $Formula: \ce{Ca(HCO3)2}$ $Formula: \ce{Ca(HCO3)2}$ bzw. Magnesiumhydrogencarbonat $Formula: \ce{Mg(HCO3)2}$ $Formula: \ce{Mg(HCO3)2}$ zurückgeht. Sie wird üblicherweise in Grad deutscher Härte $Formula: (^\circ\text{dH})$ $Formula: (^\circ\text{dH})$ angegeben. Zur Umrechnung gelten folgende Bezeichnungen:

$Formula: 1\;^\circ\text{dH}\overset{\scriptscriptstyle\wedge}{=}c(\ce{HCO3^-})=0{,}356\;\text{mmol}\cdot\text{L}^{-1}$ $Formula: 1\;^\circ\text{dH}\overset{\scriptscriptstyle\wedge}{=}c(\ce{HCO3^-})=0{,}356\;\text{mmol}\cdot\text{L}^{-1}$

Hydrogencarbonate sind Salze der Kohlensäure. Beim Einleiten von Kohlenstoffdioxid in hydrogencarbonathaltiges Wasser entsteht daher ein Puffersystem. Anstelle der instabilen Kohlensäure wird für pH-Berechnungen Kohlenstoffdioxid formal als Puffersäure mit einem $Formula: \text{p}K_\text{S}\text{-}$ $Formula: \text{p}K_\text{S}\text{-}$ Wert von Formula: 6{,}35 betrachtet.

Kohlenstoffdioxid + Wasser $Formula: \rightleftharpoons$ $Formula: \rightleftharpoons$ Hydronium-Ion + Hydrogencarbonat-Ion

Material III: Abbau von Stickstoffverbindungen

Durch Ausscheidungen und Zersetzung organischer Stickstoffverbindungen entstehen im Aquarium ständig Ammonium-Ionen. Diese werden in einem zweistufigen Prozess durch verschiedene Bakterien erst zu Nitrit- und anschließend zu Nitrat-Ionen abgebaut:

Nitritbakterien

$Formula: (1)\quad\ce{2NH4^+ + 3O2 \longrightarrow 2NO2^- + 2H2O + 4H+}$ $Formula: (1)\quad\ce{2NH4^+ + 3O2 \longrightarrow 2NO2^- + 2H2O + 4H+}$

Nitratbakterien

$Formula: (2)\quad\ce{2NO2^- + O2 \longrightarrow 2NO3^-}$ $Formula: (2)\quad\ce{2NO2^- + O2 \longrightarrow 2NO3^-}$

Die dabei freiwerdende Energie wird von den Bakterien genutzt, um energiereiche organische Stoffe aufzubauen (Chemosynthese). Nitrit- und Nitratbakterien sind für ein „gesundes Aquarium“ essenziell.

Molare Standardbildungsenthalpien $Formula: \small{\Delta_\text{f}H^0_\text{m}}$ $Formula: \small{\Delta_\text{f}H^0_\text{m}}$

Ammonium-Ion $Formula: \ce{NH4^+}$ $Formula: \ce{NH4^+}$	$Formula: -133\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ $Formula: -133\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$
Nitrit-Ion $Formula: \ce{NO2^-}$ $Formula: \ce{NO2^-}$	$Formula: -105\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ $Formula: -105\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$
Sauerstoff $Formula: \text{O}_2$ $Formula: \text{O}_2$	$Formula: 0\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ $Formula: 0\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$
Wasser $Formula: \ce{H2O}$ $Formula: \ce{H2O}$	$Formula: -286\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ $Formula: -286\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$
Wasserstoff-Ion $Formula: \text{H}^+$ $Formula: \text{H}^+$	$Formula: 0\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ $Formula: 0\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$

Nach: Lide, David R. ed.: CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press, Boca Raton 2005, S. 5–86.

Material IV: Nachweis von Eisen-Ionen im Aquariumwasser

Eisen ist ein essenzielles Spurenelement für Pflanzen. Im Handel sind Tests erhältlich, welche auch niedrige Konzentrationen an Eisen(II)-Ionen (ca. $Formula: 0{,}1\ \text{mg}\cdot\text{L}^{-1})$ $Formula: 0{,}1\ \text{mg}\cdot\text{L}^{-1})$ verlässlich bestimmen können. In einer Farbreaktion mit Thioglycolat-Ionen wird dabei eine violette Komplexverbindung gebildet.

Chemische Strukturformel einer Eisen-Thioglycolat-Komplexreaktion

Weiter lernen mit SchulLV-PLUS!

monatlich kündbarSchulLV-PLUS-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?

1 Kohlenstoffdioxid-Hydrogencarbonat-Gleichgewicht

1.1

Angeben der Valenzstrichformel eines Kohlenstoffdioxid-Moleküls

Vergleichen des Molekülbaus von Kohlenstoffdioxid und Wasser

Das Kohlenstoffdioxid-Molekül ist linear, wohingegen das Wassermolekül aufgrund der freien Elektronenpaare des Sauerstoff-Atoms gewinkelt ist.
Sowohl die H-O-Bindung im Wasser-Molekül als auch die C=O-Bindung im Kohlenstoffdioxid-Molekül sind polar. Allerdings heben sich die Partialladungen des Kohlenstoffdioxid-Moleküls aufgrund seiner Molekülsymmetrie auf, sodass es kein Dipolmoment aufweist. Das Wasser-Molekül hat ein Dipolmoment.
Das Wasser-Molekül weist zwei Einfachbindungen auf, wohingegen das Kohlenstoffdioxid-Molekül zwei Doppelbindungen aufweist.

1.2

Formulieren der Reaktionsgleichung

$Formula: \ce{CO2_{\,(aq)} + H2O_{(l)} \rightleftharpoons H3O+_{(aq)} + HCO3^{-}_{\,(aq)}}$ $Formula: \ce{CO2_{\,(aq)} + H2O_{(l)} \rightleftharpoons H3O+_{(aq)} + HCO3^{-}_{\,(aq)}}$

Nennen dreier Merkmale eines chemischen Gleichgewichts

Die Konzentrationen der beteiligten Edukte und Produkte bleiben unverändert.
Makroskopisch betrachtet scheint die Reaktion zu ruhen, allerdings finden auf mikroskopischer Ebene weiterhin die Hin- und Rückreaktion mit gleicher Reaktionsgeschwindigkeit statt. Es handelt sich somit um ein dynamisches Gleichgewicht.
Ein Katalysator beschleunigt die Einstellung des Gleichgewichts, beeinflusst jedoch nicht die Lage des Gleichgewichts bzw. die Gleichgewichtskonzentrationen.

1.3

Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass ein sich im chemischen Gleichgewicht befindliches System, auf das ein Zwang (Änderung der Bedingungen) ausgeübt wird, so reagiert, dass es dem Zwang ausweicht.

(A)	Durch Zugabe von Kohlenstoffdioxid steigt die Konzentration eines der beiden Edukte, wodurch sich das Gleichgewicht mehr auf die Produktseite verschiebt, um dem Zwang auszuweichen. In der Folge entstehen mehr Hydronium-Ionen und der pH-Wert sinkt.
(B)	Bei höherer Carbonathärte sind mehr Hydrogencarbonat-Ionen vorhanden, die wiederum selbst Protonen bzw. Hydronium-Ionen vermehrt abfangen können. Das Gleichgewicht befindet sich in einem Zustand mit erhöhter Produktkonzentration, wodurch die Rückreaktion zu Kohlenstoffdioxid und Wasser begünstigt wird. Um dem entgegenzuwirken und den gleichen pH-Wert einzustellen, muss daher mehr Kohlenstoffdioxid hinzugegeben werden.
(C)	Bei Beleuchtung und ohne Kohlenstoffdioxid-Zufuhr wird Kohlenstoffdioxid durch Photosynthese der Pflanzen verbraucht. Weil dadurch die Konzentration eines der Edukte sinkt, verschiebt sich das Gleichgewicht mehr auf die Eduktseite. Dabei werden mehr Hydronium-Ionen verbraucht und der pH-Wert steigt allmählich.

1.4

Berechnung der Kohlenstoffdioxid-Konzentration

$Formula: c(\ce{HCO3^{-}})=7\;^\circ\text{dH}\overset{\scriptscriptstyle\wedge}{=}2{,}492\;\text{mmol}\cdot\text{L}^{-1}$ $Formula: c(\ce{HCO3^{-}})=7\;^\circ\text{dH}\overset{\scriptscriptstyle\wedge}{=}2{,}492\;\text{mmol}\cdot\text{L}^{-1}$

$Formula: \begin{array}[t]{rll} \text{pH}&=&\text{p}K_\text{S}+\lg\dfrac{[\ce{HCO3^{-}}]}{[\ce{CO2}]}&\mid\;-\text{p}K_\text{S} \\[5pt] \text{pH}-\text{p}K_\text{S}&=&\lg\dfrac{[\ce{HCO3^{-}}]}{[\ce{CO2}]} &\mid\;10^{()}\\[5pt] 10^{\text{pH}-\text{p}K_\text{S}}&=&\dfrac{[\ce{HCO3^{-}}]}{[\ce{CO2}]}&\mid\;\cdot\,[\ce{CO2}]&\mid\;\div10^{\text{pH}-\text{p}K_\text{S}}\\[5pt] [\ce{CO2}]&=&\dfrac{[\ce{HCO3^{-}}]}{10^{\text{pH}-\text{p}K_\text{S}}}\\[5pt] [\ce{CO2}]&=&\dfrac{2{,}492\cdot10^{-3}}{10^{6{,}6-6{,}35}}\\[5pt] [\ce{CO2}]&\approx&1{,}40\cdot10^{-3} \end{array}$ $Formula: \begin{array}[t]{rll} \text{pH}&=&\text{p}K_\text{S}+\lg\dfrac{[\ce{HCO3^{-}}]}{[\ce{CO2}]}&\mid\;-\text{p}K_\text{S} \\[5pt] \text{pH}-\text{p}K_\text{S}&=&\lg\dfrac{[\ce{HCO3^{-}}]}{[\ce{CO2}]} &\mid\;10^{()}\\[5pt] 10^{\text{pH}-\text{p}K_\text{S}}&=&\dfrac{[\ce{HCO3^{-}}]}{[\ce{CO2}]}&\mid\;\cdot\,[\ce{CO2}]&\mid\;\div10^{\text{pH}-\text{p}K_\text{S}}\\[5pt] [\ce{CO2}]&=&\dfrac{[\ce{HCO3^{-}}]}{10^{\text{pH}-\text{p}K_\text{S}}}\\[5pt] [\ce{CO2}]&=&\dfrac{2{,}492\cdot10^{-3}}{10^{6{,}6-6{,}35}}\\[5pt] [\ce{CO2}]&\approx&1{,}40\cdot10^{-3} \end{array}$

Die Kohlenstoffdioxid-Konzentration ist mit $Formula: c\approx1{,}40\ \text{mmol}\cdot\text{L}^{-1}$ $Formula: c\approx1{,}40\ \text{mmol}\cdot\text{L}^{-1}$ somit höher als der Optimalbereich.

Begründung der Anfälligkeit weichen Wassers für pH-Schwankungen

Weiches Aquariumwasser weist eine geringe Carbonathärte auf, d. h. die Konzentration der Hydrogencarbonat-Ionen ist gering. Somit ist auch die Pufferkapazität gering und bereits kleine Mengen Säuren oder Base können den pH-Wert verändern. Deshalb ist Wasser mit geringer Carbonathärte anfälliger für pH-Schwankungen.

2 Stickstoffkreislauf

2.1

Ermitteln der Reaktionsart für beide Reaktionen

Bei beiden Reaktionen handelt es sich um Redoxreaktionen, da sich die Oxidationszahlen ändern. Sowohl Ammoniak in Reaktion (1) als auch Nitrit in Reaktion (2) werden durch Sauerstoff oxidiert (zu Nitrit bzw. zu Nitrat).

Erläuterung des Donator-Akzeptor-Prinzips

Bei einer Redoxreaktion handelt es sich um eine Elektronenübertragungsreaktion. Ein Reaktant gibt Elektronen ab und wird dabei oxidiert (Donator), während der andere Elektronen aufnimmt und reduziert wird (Akzeptor). Im Beispiel der Reaktion (2) sind Nitrit-Ionen das Reduktionsmittel (werden oxidiert) und Sauerstoff ist das Oxidationsmittel (wird reduziert).

2.2

Mithilfe des Satzes von Hess kann die molare Standardreaktionsenthalpie berechnet werden:

$Formula: \begin{array}[t]{rll} \Delta_\text{r}H^0_\text{m}&=&\displaystyle\sum\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\text{Produkte})-\sum\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\text{Edukte})\\[5pt] &=&\left[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{NO2^{-}})+2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{H2O})+4\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{H+})\right]-\left[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{NH4^+})+3\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{O2})\right]\\[5pt] &=&\left[2\cdot(-105\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+2\cdot(-286\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+4\cdot0\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\right]-\left[2\cdot(-133\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+3\cdot0\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\right]\\[5pt] &\approx&-516\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \end{array}$ $Formula: \begin{array}[t]{rll} \Delta_\text{r}H^0_\text{m}&=&\displaystyle\sum\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\text{Produkte})-\sum\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\text{Edukte})\\[5pt] &=&\left[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{NO2^{-}})+2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{H2O})+4\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{H+})\right]-\left[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{NH4^+})+3\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{O2})\right]\\[5pt] &=&\left[2\cdot(-105\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+2\cdot(-286\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+4\cdot0\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\right]-\left[2\cdot(-133\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+3\cdot0\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\right]\\[5pt] &\approx&-516\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \end{array}$

$Formula: \begin{array}[t]{rll} \Delta_\text{r}H^0_\text{m}&=&\displaystyle\sum\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\text{Produkte})-\sum\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\text{Edukte})\\[5pt] &=&\left[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{NO2^{-}})+2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{H2O})+4\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{H+})\right]\\[5pt]&\phantom{=}&-\left[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{NH4^+})+3\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{O2})\right]\\[5pt] &=&\left[2\cdot(-105\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+2\cdot(-286\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+4\cdot0\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\right]\\[5pt]&\phantom{=}&-\left[2\cdot(-133\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+3\cdot0\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\right]\\[5pt] &\approx&-516\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \end{array}$ $Formula: \begin{array}[t]{rll} \Delta_\text{r}H^0_\text{m}&=&\displaystyle\sum\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\text{Produkte})-\sum\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\text{Edukte})\\[5pt] &=&\left[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{NO2^{-}})+2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{H2O})+4\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{H+})\right]\\[5pt]&\phantom{=}&-\left[2\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{NH4^+})+3\cdot\Delta_\text{f}H^0_\text{m}(\ce{O2})\right]\\[5pt] &=&\left[2\cdot(-105\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+2\cdot(-286\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+4\cdot0\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\right]\\[5pt]&\phantom{=}&-\left[2\cdot(-133\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1})+3\cdot0\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\right]\\[5pt] &\approx&-516\;\text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} \end{array}$

Da die Standardreaktionsenthalpie negativ ist, handelt es sich bei der Oxidation von Ammonium-Ionen mit Sauerstoff zu Nitrit-Ionen um eine exotherme Reaktion.

3 Farbreaktionen zur Bestimmung von Wasserwerten

3.1

Die Komplexverbindung besteht aus einem Eisen(II)-Ion, das von zwei Thioglycolat-Ionen umgeben ist. Hierbei formen die freien Elektronenpaare der negativ geladenen Sauerstoff-Atome und der Schwefel-Atome der Thioglycolat-Ionen insgesamt vier koordinative Bindungen mit dem zentralen Eisen(II)-Ion. Insgesamt ist die Komplexverbindung neutral geladen.

3.2

Ein Nachweis von Eisen(III)-Ionen ist die Reaktion mit Thiocyanat-Ionen. Ein Thiocyanat-Salz (z. B. Kaliumthiocyanat) wird zur zu untersuchenden Lösung gegeben. Wenn Eisen(III)-Ionen vorhanden sind, bildet sich ein Eisen(III)-Komplex mit Thiocyanat-Ionen, welcher die Lösung tiefrot färbt.

$Formula: \ce{Fe^3+ + 3SCN- \longrightarrow [Fe(SCN)3]}$ $Formula: \ce{Fe^3+ + 3SCN- \longrightarrow [Fe(SCN)3]}$

bzw.

$Formula: \ce{Fe^3+ + 3SCN- + 3H2O \longrightarrow [Fe(SCN)3(H2O)3]}$ $Formula: \ce{Fe^3+ + 3SCN- + 3H2O \longrightarrow [Fe(SCN)3(H2O)3]}$

3.3

Die Moleküle von pH-Indikatoren sind schwache Säuren bzw. schwache Basen und können ein Proton sowohl aufnehmen als auch abgeben:

$Formula: \ce{Ind- + H3O+ \rightleftharpoons HInd + H2O}$ $Formula: \ce{Ind- + H3O+ \rightleftharpoons HInd + H2O}$

Die beiden Protonierungszustände sind unterschiedlich mesomeriestabilisiert, wodurch ihr Absorptionsmaximum bei unterschiedlichen Wellenlängen liegt und sie daher unterschiedliche Farben aufweisen. Bei niedrigem pH-Wert (saure Lösung) ist die Oxonium-Ionen-Konzentration hoch und das Gleichgewicht liegt mehr auf der protonierten Form $Formula: \text{HInd}.$ $Formula: \text{HInd}.$ Bei hohem pH-Wert (basische Lösung) ist die Oxonium-Ionen-Konzentration niedrig und es findet vermehrt die Rückreaktion zur deprotonierten Form $Formula: \text{Ind}^-$ $Formula: \text{Ind}^-$ statt.

Weiter lernen mit SchulLV-PLUS!

monatlich kündbarSchulLV-PLUS-Vorteile im ÜberblickDu hast bereits einen Account?