kÉmiai szÁm ÍtÁsi gyakorlatokemeltkemia.weebly.com/uploads/1/4/1/1/14119353/kmiai_szmtsi... ·...

SzerkesNováknAlkalm 2003.

Bu

sztette: né dr. Fodazott Kémi

udapesti KöÉlelmisz

KÉMIAI

dor Mariettia Tanszék

özgazdaságzertudomán

I SZÁM

ta

gtudományinyi Kar, Al

MÍTÁSI

i és Államiglkalmazott

GYAKOR

gazgatási EKémia Tan

RLATOK

Egyetem nszék

FoodFiles.uw.hu Áttördelte: Morgan = 2 =

ELŐSZÓ E példatár feladata, hogy segítséget nyújtson a kertész- és élelmiszeripari mérnök hallgatók számára az alapvető általános kémiai- és egyszerű analitikai számítási feladatok megértésében és megoldásában. A különböző fejezetek elején rövid összefoglaló található, amelyben elsősorban az alapfogalmakat, a törvényszerűségeket és a fontosabb matematikai összefüggéseket foglaltuk össze. Az elméleti összefoglalót néhány kidolgozott feladat (típuspélda) követi, amelyeknél részletesen ismertetjük a megoldás menetét. A gyakorló feladatoknál igyekeztünk fokozatosan nehezülő példasorokat összeállítani, így reméljük azok sem veszítik el tanulási kedvüket, akik kisebb kémiai előképzettséggel kezdik meg egyetemi éveiket. A példák megoldása (csak a végeredmény) a jegyzet végén, a fejezeteknek megfelelő tagolásban található. A feladatok ismertetésénél a magyar helyesírási szabályoktól eltérően tizedespontot használtunk a tizedesvessző helyett. Ennek az az egyik oka, hogy mint a természettudományoknak általában, így a kémiának is az angol a szaknyelve, s az angolszász szakirodalomban a tizedespont használata az elfogadott. Másik oka, hogy a számítógép hallgatóink mindennapi eszközévé vált/válik, és a számítógép csak ezt a matematikai formát érti. A feladatok jobb áttekinthetősége és az önálló munka elősegítése érdekében a feladatok megoldásához szükséges fizikai-kémiai állandókat a jegyzet végén táblázatokban foglaltuk össze. A táblázatos adatok közül szándékosan hagytuk ki az elemek atomtömegeit, ezzel is serkentve a hallgatóságot a periódusos rendszer rutinszerű használatára.


TARTALOMJEGYZÉK

TARTALOMJEGYZÉK .................................................................................................................................... 3 KONCENTRÁCIÓ SZÁMÍTÁS ...................................................................................................................... 4

Általános ismeretek ....................................................................................................................................... 4 Mintafeladatok ............................................................................................................................................... 6 Gyakorló feladatok ........................................................................................................................................ 8

SZTÖCHIOMETRIA ....................................................................................................................................... 11 Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 11 Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 13

GÁZOK, GÁZELEGYEK TÖRVÉNYSZERŰSÉGEI .................................................................................... 17 Általános ismeretek ..................................................................................................................................... 17 Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 20 Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 22

KÉMIAI EGYENSÚLYOK ............................................................................................................................. 26 HETEROGÉN EGYENSÚLYOK ................................................................................................................... 26

Általános ismeretek ..................................................................................................................................... 26 Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 27 Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 30

ELEKTROLIT EGYENSÚLYOK ................................................................................................................... 32 PH SZÁMITÁS ................................................................................................................................................ 32

Általános ismeretek ..................................................................................................................................... 32 Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 35 Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 44

ANALITIKAI FELADATOK ......................................................................................................................... 48 Általános ismeretek ..................................................................................................................................... 48 A mérőoldatok, a normalitás ....................................................................................................................... 48 Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 49 Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 52 Titrálási görbe pontjainak számítása .......................................................................................................... 56

OXIDÁCIÓ FOK ............................................................................................................................................. 59 Mintafeladatok ............................................................................................................................................. 59 Gyakorló feladatok ...................................................................................................................................... 59

MEGOLDÁSOK ................................................................................................................................................... 61 A koncentráció számítás .............................................................................................................................. 61 Sztöchiometria ............................................................................................................................................. 62 Gázok, gázelegyek törvényszerűségei .......................................................................................................... 62 Heterogén egyensúlyok ................................................................................................................................ 64 Elektrolit egyensúlyok, pH számítás ............................................................................................................ 65 Analitikai feladatok ..................................................................................................................................... 66

TÁBLÁZATOK ............................................................................................................................................... 67 1. táblázat: A görög ABC ............................................................................................................................ 67 2. táblázat: Szóösszetételekben használt görög számnevek ......................................................................... 67 3. táblázat: SI prefixumok ........................................................................................................................... 67 4. táblázat: Az SI mértékegységrendszer ................................................................................................... 68 5. táblázat: A kémiában leggyakrabban használt mennyiségek ................................................................... 68 6. táblázat: A kémiai számításokhoz szükséges fizikai állandók .............................................................. 69 7. táblázat: Egyensúlyi vízgőztenziók (kPa) ............................................................................................... 69 8. táblázat: Fémek oldódása savban és lúgban ....................................................................................... 70 9. táblázat: Néhány szervetlen vegyület oldhatósága ( g/100 g víz ) ........................................................... 70 10. táblázat: Rosszul oldódó vegyületek oldhatósági szorzata .................................................................... 71 11. táblázat: Gyenge elektrolitok egyensúlyi állandói .............................................................................. 72 12. táblázat: Komplexek stabilitási állandói [4,5] ................................................................................... 73

FELHASZNÁLT ÉS JAVASOLT IRODALOM ............................................................................................. 74


KONCENTRÁCIÓ SZÁMÍTÁS Általános ismeretek A több komponensű homogén rendszereket oldatoknak nevezzük. Oldatok léteznek szilárd, cseppfolyós és gáz halmazállapotban, de ezek közül a gyakorlatban a cseppfolyósak a legfontosabbak. Az oldat egyes komponenseinek relatív mennyiségét a koncentrációval fejezzük ki, mely az oldatok összetételének megadására szolgál.

A koncentráció általában az oldott anyag és az oldat mennyiségének hányadosa Attól függően, hogy milyen egységben adjuk meg az oldott anyag és az oldat mennyiségét, többféle koncentráció-típust különböztetünk meg. A gyakorlatban legtöbbször a százalékos kifejezéseket alkalmazzuk.

Tömegtört = az illető komponens tömege az oldat egységnyi tömegében

Tömegszázalék [ m/m% ] = 100 g oldatban oldott anyag tömege (g-ban) (a tömegtört százszorosa)

Móltört = az illető komponens móljainak száma az oldat összmólszámához képest

Mólszázalék [ n/n% ] = 100 mól oldatban oldott anyag móljainak száma ( a móltört

százszorosa)

Térfogatszázalék [ v/v% ] = 100 cm3 oldatban oldott anyag térfogata (cm3-ben)

g/100cm3* = 100 cm3 oldatban oldott anyag tömege (g-ban)

Molaritás ( moláris koncentráció ) = 1000 cm3 oldatban oldott anyag móljainak száma∗∗

Tömeg-koncentráció = 1 dm3 oldat oldott anyag tömege (g-ban) Igen híg oldatok koncentrációjának megadására a Raoult-féle koncentráció egységet alkalmazzuk ( molalitás ) amely 1 kg oldószerben oldott mólok számát adja meg. Megemlítjük még a ppm és a ppb koncentrációt, amely nem SI egység, de az analitikai kémiában igen elterjedt. A ppm milliomod részt, a ppb 109-ed részt jelent. Természetesen ezek a kifejezések is megadhatók a hagyományos dimenziókkal, így a ppm pl. a µg/g vagy μl/dm3, a ppb pedig a µg/kg vagy μl/103 dm3

* Ezt a koncentrációt korábban hibásan vegyes %-nak nevezték. Ma már nem használjuk ezt a kifejezésként, hiszen dimenzióval rendelkezô érték. Emiatt adódhat olyan végeredmény, amelynél az m/v%-ban kifejezett koncentrációérték 100 fölötti szám. Emiatt helyesen g/100 cm3 kifejezést kell használni. ∗∗ A molaritás koncentrációt szokás mólos kifejezéssel vagy M jelöléssel megadni.


A különböző oldatok készítésénél tisztában kell lennünk az oldott anyag oldódási tulajdonságaival. Ha az oldott anyag az oldószerrel minden arányban elegyedik, akkor korlátlan oldódásról beszélünk (ilyen pl. az alkohol oldódása vízben stb.). Ha az oldódás csak bizonyos koncentráció eléréséig játszódik le, akkor részleges oldódásról van szó ( ilyen pl. a konyhasó -s általában bármilyen só- oldódása vízben, cukor oldódása vízben stb.). Ha oldatunk kevesebb oldott anyagot tartalmaz, mint amennyit az adott minőségű anyagból az adott hőmérsékleten feloldani képes, akkor telítetlennek nevezzük. A maximális koncentrációt elérve telített oldathoz jutunk. Ha az oldatunk több oldott anyagot tartalmaz, mint amennyi az adott körülmények között a telítettséget jellemzi, túltelített oldattal állunk szemben. A túltelített oldat metastabilis állapotban van, könnyen megindul (megindítható) belőle a telítettségi szint feletti szilárd anyag kiválása, megindul a kristályosodás. A telített oldat koncentrációját az adott oldott anyag oldhatóságával jellemezzük. Az oldhatóságot az oldott anyag és az oldószer anyagi minőségén kívül a hőmérséklet is befolyásolja. A hőmérséklet növelése általában növeli a sók oldhatóságát. Az oldhatóságot gyakran nem a szokásos koncentráció fogalmakkal, hanem a g oldott anyag/100 g oldószer (adott hőmérsékleten) kifejezés formájában adják meg.


Mintafeladatok I.) Oldatunk 36 g KOH-ból és 100 g vízből áll. Adja meg az oldat koncentrációját

a) m/m% formájában b) móltört alakban megoldás a) oldat tömege: 136 g, ebben 36 g KOH van 100 g oldatban x g KOH _______________________

x = 26.47 m/m% b) KOH móljainak száma 36 : 56 = 0.643 víz móljainak száma 100 : 18 = 5.55 n = 6.19 mól

KOH móltörtje : 0.104=19.6643.0

víz móltörtje : 0.896=19.655.5

II) Mennyi a mol/dm3-ben kifejezett koncentrációja annak az oldatnak, amelyet úgy készítünk, hogy 150 cm3 vízben feloldunk 50 g kristályos réz(II)-szulfátot (CuSO4 x 5 H2O). A keletkező oldat sűrűsége 1.34 g/cm3. megoldás M(só) = 249.70 g/mól, vagyis 50 g kristályos só 0.2 mól. Az oldat össztömege 150 + 50 = 200 g

Az oldat térfogata : 3cm1.34200

149.25=

A koncentráció : 3mól/dm 1.34=14925.0

2.0


III) Készítsünk 500 cm3 20 m/m%-os 1.11 g/cm3 sűrűségű foszforsavat. Rendelkezésünkre áll kereskedelmi tömény foszforsav, amely 60 m/m%-os és s = 1.43 g/cm3. megoldás

Ha 100 g 20 m/m%-os foszforsav s = 1.11 g/cm3, akkor a térfogata: 3 1.9011.1

100 cmsmV ===

100 g 20 m/m%-os oldatban 20 g oldott anyag van, ezért ha: 90.1 cm3 oldatban 20 g foszforsav, akkor 500 cm3 oldatban x g foszforsav x= 111 g

Ha 100 g 60 m/m%-os foszforsav s = 1.43 g/cm3 , akkor a térfogata: 3cm 9.6943.1

100= .

Ebben 60 g foszforsav van 69.9 cm3 oldatban 60 g foszforsav van, akkor x cm3 oldatban 111 g foszforsav van x= 129.3 cm3 Vagyis 129.3 cm3 foszforsavat kell 500 cm3-re higítanunk, hogy 500 cm3 20 m/m%-os savat kapjunk. IV) Készítsünk 2.5 dm3 54 m/m%-os s = 1.435 g/cm3 kénsav oldatot. Hány cm3 90 m/m%-os kénsav oldat és víz szükséges ehhez ? megoldás A készítendő oldat tömege: 2.5 cm3 . 1.435 g/cm3 = 3.5875 g Ennek kénsav tartalma 3.5875 . 0.54 = 1.9373 g Ennyi kénsavat kell tartalmaznia a kiindulási 90 m/m%-os kénsav oldatnak is. Ennek így a tömege : 1.9373 : 0.9 = 2.1525 g Sűrűsége ( táblázatból ) = 1.8187 g/cm3 Az oldat készítéséhez szükséges 90 m/m%-os oldat térfogata: 2.1525 : 1.8197 = 1.183 cm3

A szükséges víz mennyisége : 3.5875 - 2.1525 = 1.435 g, ennek térfogata 1.435 cm3♥

♥ A szükséges víz mennyiségének kiszámításakor csak a tömegek különbségével számolhatunk, mert a tömeg additiv. Oldatok térfogata a térfogatkontrakció következtében nem additiv, csak igen híg oldatok esetében tekinthetjük annak.


V) Azonos térfogatú desztillált vizet és ismeretlen koncentrációjú salétromsavat összeöntve a kapott térfogat a matematikailag várt térfogat 96.5%-a. Az új oldat salétromsavra nézve 36.8 m/m%-os, sűrűsége 1.196 g/cm3. Számítsa ki az eredeti salétromsav oldat moláris koncentrációját. megoldás Azonos térfogatú vizet és savat öntök össze, legyen ez a térfogat 50-50 cm3. Ha nem lenne kontrakció, akkor 100 cm3 oldatot kellene kapnom, ezzel szemben V térfogathoz jutok,

amelyre igaz, hogy: 3cm 5.96V965.0100V

=⇒=

A higított oldat tömege: 96.5 ⋅ 1.196 = 115.4 g Ez 36.8 m/m%-os salétromsavra nézve, ami azt jelenti, hogy 115.4 ⋅ 0.368 = 42.47 g salétromsavat tartalmaz.

M[HNO3]= 63 g/mol, a 42.47 g salétromsav mol 674.063

47.42=

Ha 0.674 mol salétromsav van ⇒ 96.5 cm3 oldatban akkor x mol " ⇒ 1000 cm3 oldatban x = 6.98 mol/dm3 Gyakorló feladatok 1.) Hogyan készít 500 cm3 0.5 mólos KOH oldatot ?

2.) Hány cm3 2 mólos CuSO4 készíthető 110 g sóból ?

3.) Hány cm3 0.5 mólos CuSO4 készíthető 30 g CuSO4 x 5 H2O-ból ?

4.) 28 g KNO3-ból 2000 cm3 oldatot készítek. Hány mólos lesz az oldat ?

5.) 500 cm3 0.2 mól/dm3 kénsavoldat (H2SO4) készítéséhez hány cm3 98 m/m%-os s = 1.84 g/cm3 kénsavoldat kell ?

6.) Hány cm3 65 m/m%-os, s=1.4 g/cm3 salétromsav kell 200 cm3 0.1 M-os oldat előállításához ?

7.) 500 cm3 0.5 mólos ecetsav oldat készítéséhez hány cm3 90 m/m%-os, s= 1.064 g/cm3 ecetsavoldat szükséges ?

8.) 11 cm3 80 m/m%-os kénsavoldatot (s = 1.733 g/cm3 ) 1000 cm3 -re higítunk. Hány mólos oldatot kapunk ?

9.) 46g 3.76 m/m%-os sósavoldat semlegesítéséhez hány g Ca(OH)2 szükséges ?

10.) 120 cm3 0.5 mólos kénsavoldat semlegesítéséhez hány g 4 m/m%-os NaOH-oldat szükséges ?

11.) 140cm3 2M sósavoldat semlegesítéséhez hány g 8 m/m%-os KOH-oldat szükséges ?


12.) 80 g 3 m/m%-os sósavoldathoz 60 g 2 m/m%-os NaOH-t adunk. Milyen lesz az oldat kémhatása? Számítsa ki az oldat koncentrációját a feleslegben maradó komponensre nézve m/m %-ban.

13.) Összeöntünk 30 g 10 m/m %-os és 40 g 6 m/m%-os NaOH oldatot. Kiveszünk belőle 10 g-ot. Hány g 1.45 m/m% HCl közömbösíti ezt az oldat részletet ?

14.) 8 cm3 2 mólos sósavoldatot 100 cm3 -re higítunk, majd az oldat 20 cm3-ét NaOH-dal közömbösítjük. Hány cm3 0.1 mólos NaOH oldat szükséges a 20 cm3 higított sósavoldat közömbösítéséhez ?

15.) Hány mólos az a kénsavoldat, amelynek 50 cm3-éhez 15 cm3 0.2 mólos KOH oldatot kell adni, hogy semlegesítődjön ?

16.) Egy sósavoldat 20 cm3-ét 10 cm3 0.2 mólos KOH oldattal lehet semlegesíteni. Hány mólos a HCl ?

17.) A 10 mol%-os sósav s = 1.094 g/cm3. Adja meg a sósav koncentrációját m/m % és moláris kifejezésben.

18.) Hány g kénsavat tartalmaz 1 dm3 25.21 m/m%-os oldat, amelynek s= 1.18 g/cm3. Adja meg a koncentrációt mol/dm3 és mol % kifejezésben is.

19.) Hány m/m%-os az a perklórsav oldat, amelynek s= 1.19 g/cm3, és dm3-ként 333.2 g perklórsavat tartalmaz. A perklórsav képlete: HClO4

20.) 8 m/m% szennyezést tartalmazó szilárd NaOH-ból hány g szükséges 2 dm3 30 m/m%-os s = 1.33 g/cm3 NaOH oldat készítéséhez ?

21.) 40 g etilalkoholt és 70 g metanolt elegyítünk. Hány m/m%-os az elegy a két alkoholra nézve ? Hány mol etanol van az elegyben ?

22.) Hány mólos az az oldat, amely cm3 -ként 491.5 mg kristályos nikkel-szulfátot (NiSO4 7H2O) tartalmaz ?

23.) 50cm3 s= 1.066 g/cm3 10 m/m%-os kénsavoldatot vízzel 1000 cm3-re higítunk. Milyen koncentrációjú lesz a keletkezett oldat mol/dm3-ben kifejezve ?

24.) Mennyi desztillált vizet adjunk 15 g KNO3-ot tartalmazó 200 cm3 térfogatú oldathoz, hogy 0.5 mólos oldatot kapjunk ?

25.) Mennyi tömény sósav szükséges 500 cm3 2 mólos sósavoldat készítéséhez? A tömény HCl 35 m/m%-os és s= 1.18 g/cm3

26.) Készítsen 2 dm3 1.5 mólos NaOH oldatot egy 80 g/dm3 (s = 1.07 g/cm3) és egy 2 g/100 cm3-es (s= 1.02 g/cm3) NaOH oldatból! A keletkező oldat s = 1.05 g/cm3 .

27.) Összeöntött 15 g 16 m/m%-os és 32 g 21.2 m/m%-os KOH oldatot. Hány m/m%-os lesz az így kapott elegy? Hány cm3 50.5 m/m%-os, s= 1.385 g/cm3 kénsav közömbösíti a keletkezett oldat 10 g-ját ?

28.) Két oldatot készít : a, 1.4 g KOH-ot vízben felold és 250 cm3 -re higítja b, 98 m/m% kénsav 10 g-át 1000 cm3 -re higítja. Az így készített KOH oldatából 30 cm3-t hány cm3 kénsavoldat fogja közömbösíteni?

29.) 0.4 dm3 68 m/m%-os s=1.48 g/cm3 salétromsav oldathoz hány dm3 10 m/m%-os, s=1.05 g/cm3 salétromsavat kell adni, hogy 20 m/m%-os oldatot kapjunk ?


30.) 100 g 30 m/m%-os kálium-bromid oldatba még 10 g kálium-bromidot teszünk. Feloldódik-e az összes só 20 °C-on ? Az oldhatóság : 65.2 g KBr/100 g víz

31.) Telített ammónium-szulfát ( )[ ]424 SONH oldat 20 °C-on 43 m/m%-os. 350 g 10 m/m%-os oldathoz 200 g ammónium-szulfátot adva feloldódik-e az összes só ?

32.) 150 cm3 vízben feloldunk 16.5 g ammónium-kloridot. Az oldatot ezután felmelegítjük 60°C-ra. Az eredetileg feloldott mennyiségnek még hányszorosát tudjuk ezen a hőmérsékleten feloldani, ha tudjuk, hogy a 60°C-on a só oldhatósága: 55 g só/ 100 g víz

33.) Összekeverünk 100 cm3 90 m/m%-os s=1.820 g/cm3 és 100 cm3 48 m/m%-os s=1.380 g/cm3 kénsav oldatot. A keletkező oldat sűrűsége 1.637 g/cm3. Mekkora térfogatú és milyen m/m%-os koncentrációjú kénsav oldat keletkezik ?

34.) Hány cm3 98 m/m%-os s=1.83 g/cm3 sűrűségű kénsav oldatot és hány cm3 vizet kell összeönteni, hogy 2 dm3 20 m/m%-os s= 1.14 g/cm3 oldatot kapjunk ?

35.) Összekeverünk 100 g 10 n/n%-os és 100 g 20 n/n%-os NaOH oldatot. Hány m/m%-os és n/n%-os oldatot kapunk ?

36.) Összekeverünk 100 g 10 n/n%-os és 200 g 20 m/m%-os kénsav oldatot. Mekkora lesz a keletkező oldat koncentrációja n/n% és m/m% kifejezéssel ?

37.) Hány g 5 n/n%-os és hány g 10 n/n%-os NaOH oldatot kell összekeverni, hogy 100 cm3 15 m/m%-os s =1.164 g/cm3 oldatot kapjunk ?

38.) Hány g 3 n/n%-os és hány g 10 n/n%-os konyhasó oldatot kell összekevernem, hogy 150 g 6 n/n%-os oldatot állíthassak elő ?

39.) 10 cm3 98 m/m%-os s =1.83 g/cm3 kénsav oldatot vízzel 1 dm3-re hígítunk. Számítsa ki a keletkező oldat mol/dm3 koncentrációját

40.) 25 cm3 96 m/m%-os s=1.059 g/cm3 ecetsav oldatból 500 cm3 híg oldatot készítünk. Mekkora lesz a keletkező oldat koncentrációja mol/dm3-ben ?

41.) Hány cm3 98 m/m%-os kénsavoldatot (s=1.98 g/cm3) kell felhígítani 5 dm3-re, hogy 1M-os oldatot kapjunk

42.) Mekkora térfogatú 68.1 m/m%-os s=1.405 g/cm3 salétromsav oldat kell 250 cm3 2 M-os oldat előállításához ?

43.) 100 cm3 68.1 m/m%-os s=1.405 g/cm3 salétromsav oldatból mekkora térfogatú 0.5 M-os oldatot állíthatunk elő ?

44.) 150 cm3 37 m/m%-os sósav oldatból (s=1.185 g/cm3) legfeljebb mekkora térfogatú 2M-os oldatot tudok előállítani?

45.) Hány M-os az a salétromsav oldat, amelyet négyszeres térfogatra higítva 3.6 m/m%-os s=1.02 g/cm3 oldat keletkezik ?

46.) Hány M-os az a kénsav oldat, amelyet négyszeres térfogatra hígítva 10.51 m/m%-os s=1.07 g/cm3 oldat keletkezik?

47.) Azonos térfogatú desztillált vizet és tömény NaOH-ot összeöntve a matematikailag várt térfogatnál 5 %-kal kisebb térfogatot kapok. A kapott oldat s=1.33 g/cm3, NaOH-ra nézve 30 m/m%-os. Hány m/m%-os volt az eredeti NaOH ?

48.) Azonos térfogatú desztillált vizet és ismeretlen koncentrációjú kénsav oldatot öntök össze, a térfogat az összeöntés után a matematikailag vártnál 2.06 %-kal kisebb lett. A kapott új oldat sűrűsége 1.335 g/cm3. Ez a sűrűség táblázatok alapján a 43.2 m/m%-os kénsavnak felel meg. Hány m/m%-os volt az eredeti, kiindulási koncentráció ?


49.) Hány cm3 40 m/m%-os s=1.18 g/cm3 sósav oldatot kell adni 1 dm3 desztillált vízhez, hogy 10 M-os s=1.16 g/cm3 oldatot kapjunk ?

50.) Hány cm3 2.186 M-os s= 1.126 g/cm3 kénsavat kell 1 dm3 vízhez adni, hogy pontosan 4.8 m/m%-os (s=1.030 g/cm3 ) oldat képződjön ?

SZTÖCHIOMETRIA A sztöchiometria a kémiának az a fejezete, amely a vegyületek összetételével és a kémiai változások mennyiségi viszonyaival foglalkozik. Mintafeladatok I.) Egy vegyület 3 g-ja 1.4175 g rézből és 1.5825 g klórból áll. Mi a vegyület képlete ? A[Cu]=63.54 g/mol, A[Cl]=35.5 g/mol megoldás:

mól 0223.0= 54.63

4175.1nCu

=

mól 0446.05.35

5825.1nCl

==

A legkisebb közös osztó : 0.0223, vagyis 1 mól rézre 2 mól klór jut ⇒ a keresett vegyület a CuCl2 II. 19.6 cm3 CO2-ból, CH4-ból és N2-ből álló gázelegyet tömény KOH oldaton átvezetve a gáz térfogata 11.5 cm3-re csökken. A maradék gázhoz 30 cm3 oxigént adunk, a gázelegyen szikrát ütünk keresztül. A reakció után a gázelegyet ismét átvezetjük tömény KOH-on, ekkor 14.4 cm3 gáz marad. Számítsuk ki, hány cm3 CO2-ot, CH4-t és N2-t tartalmazott az eredeti gázelegy normál körülmények között? megoldás: A OHCOKKOHCO 2322 +=+ egyenlet értelmében a tömény KOH "elnyeli" a szén-dioxidot, gy az első térfogatcsökkenés: 19.6 - 11.5 cm3 =8.1 cm3 megadja a kiinduló elegy szén-dioxid tartalmát. A maradék 11.5 cm3 gázelegy x cm3 metánt és 11.5 - x cm3 nitrogént tartalmaz. Az oxigén csak a metánnal reagál : CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O, vagyis x mol metán elégetéséhez 2x mol oxigén szükséges. A második KOH-os kezelés után a gázelegy nitrogént és az oxigén felesleget tartalmazza: (11.5 - x) + (30 - 2x)= 14.4 x = 9.03 cm3 metán 11.5 - x = 2.47 cm3 nitrogén


III) Hány cm3 0.15 mol/dm3 koncentrációjú kénsav semlegesít 40 cm3 0.6 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-ot ? megoldás : H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O reakció egyenlet értelmében 1 mól kénsavat 2 mól NaOH semlegesít. A NaOH mennyisége : 0.6 . 0.04 = 0.024 mól ⇒ ehhez fele ennyi kénsav kell: 0.012 mól.

3dm 0.080.150.012V ==

IV.) 20 g szilárd AlCl3 és NaCl keverékéhez melegítés közben tömény kénsavat adunk. A reakció teljesen végbe megy és 8.24 dm3 normál állapotú HCl fejlődik. Hány m/m %-os volt a keverék AlCl3 nézve ? megoldás: 2 AlCl3 + 3 H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6 HCl 2 NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HCl x g AlCl3-ból és y g NaCl-ból indulunk ki. x + y = 20 267 g AlCl3 ⇒ 6 . 22.41 dm3 HCl x ⇒ V1 dm3 ______________________________

3dm x267

134.4V1 =

117 g NaCl ⇒ 2 . 22.41 dm3 HCl y ⇒ V2 dm3 ______________________________________

32

dm y117

82.44V =

V1 + V2 = 8.24 Az egyenletek megoldása után : x = 4.8 g, és ez 24 m/m% AlCl3-ot jelent


V.) 300 g ecetsavat 547.3 g 27.19 tömeg %-os NaOH oldat közömbösít. A keletkező oldatból 20°C-on 126.48 g Na-acetát válik ki, amely 3 kristályvízzel kristályosodik. 100 g víz hány g vízmentes sót old 20°C-on ? megoldás: CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O 100 g NaOH oldatban ⇒ 27.19 g NaOH van 547.3 g ⇒ x _____________________________________________ x = 148.8 g NaOH = 3.72 mól, ugyanennyi só keletkezik. Ha vízmentes só lenne, tömege 3.72 . 82 = 305 g lenne. Az oldat tömege 300 + 547.3 = 847.3 g, ebből a víz tömege 847.3 - 305 = 542.3 g

Kikrisályosodott só: mól 93.0136

48.126=

Sóban levő kr. víz: 3.18 . 0.93 = 50.22 g, így az oldatban marad 542.3 - 50.22 = 492.08 g víz. Oldatban maradt só: 3.72 - 0.93 = 2.79 mól, ez 228.8 g 228 g só oldódik 492.1 g vízben x 100 g " ___________________________ x = 46.5 g só Gyakorló feladatok A sztöchiometriai feladatok megoldásánál az egyenletet minden esetben fel kell írni, ha a szövegben nincs megadva. 1.) Mennyi CaO nyerhető elméletileg 20 kg CaCO3-ból ?

2.) Hány cm3 3.4 mol/dm3 koncentrációjú Ba(NO3)2 oldat fog 60 cm3 2.4 mol/dm3 nátrium-foszfáttal ( 43PONa ) reakcióba lépni ?

3.) Számítsa ki a következő %-os összetételű vegyületek tapasztalati képletét :

a, 39.34 % Na, 60.66 % Cl

b. 32.86 % Na, 12.85 % Al, 54.29 % F

c. 12.06 % Na, 11.35 % B, 29,36 % O , 47,23 % víz

4.) Kalcium-karbidot (CaC2) a víz a következő egyenlet szerint bontja: CaC2 + H2O = C2H2 + CaO. Hány %-os az a karbid, melyből kg-ként 310 dm3 normál állapotú acetilén fejlődik ?


5.) 2.7g Mg-ot 250 cm3 1 mol/dm3 koncentrációjú sósavval reagáltatunk. A képződött hidrogén 293.17 K-en és 102.62.103 N/m2 nyomáson összegyűjtöttük. Számítsa ki:

a, a hidrogén térfogatát

b, a megmaradt sav semlegesítéséhez szükséges 0.75 mol/dm3 NaOH térfogatát

6.) Hány cm3 hidrogén gáz keletkezik 30 g Na és víz egymásra hatásakor 393.16 K-en és 0.1 MPa nyomáson ?

7.) Hány kg ezüst-nitrát (AgNO3) és kálium-kromát (K2CrO4) szükséges 0.0325 kg ezüst kromát előállításához a következő egyenlet szerint:

2 AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 + 2 KNO3

8.) Hány g ammóniát kapunk 350 g 99.2 %-os ammónium-szulfát és NaOH egymásra hatásakor , ha az ammónia vesztesége 2.4 %-os ?

9.) Hány g 3%-os vizes ammónia oldat szükséges ahhoz, hogy egy 2.478 g vas(III)-kloridot tartalmazó oldat teljes vas tartalmát leválasszuk vas(III)-hidroxid csapadék formájában, ha a teljes leválasztáshoz 5 %-os ammónia felesleg szükséges ?

10.) 150 cm3 0.5 M foszforsavat hány cm3 1.5 M NaOH semlegesít? Mennyi só képződik?

11.) 4.3 g Mg-ot 150 cm3 sósav oldatba helyezünk. A reakció leállása után a visszamaradó magnézium tömege 3.22 g volt.

a, mekkora a sósav oldat koncentrációja mol/dm3 egységben

b, hány dm3 sósav szükséges 150 cm3 20 g/dm3 NaOH semlegesítéséhez

12.) Sósavat kálium-permanganáttal (KMnO4) oxidálunk. Hány dm3 Cl2 gáz fejlődik 3.2dm3 sósavból 298.16 K-en és 0.1013 MPa nyomáson ?

13.) Telítetlen szerves vegyület moláris tömege 148 g/mol. Katalitikusan hidrogénezzük. Hány kettős kötés van a molekulában, ha 0.345 g vegyülethez 293.16 K-en 0.1013 MPa nyomáson 224 cm3 hidrogén fogy

14.) 38.1 dm3 normál állapotú PH3 előállításához hány g 60 %-os H3PO3 oldat szükséges, ha a reakció során a veszteség 15% ?

4 H3PO3 = 3 H3PO4 + PH3

15.) 100 cm3 KMnO4 oldat 340 cm3, 20 °C-os 97990 Pa nyomású oxigén gázt fejleszt a következő egyenlet szerint:

2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 5 H2O2 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + 5 O2

Számítsa ki a KMnO4 koncentrációját g/dm3-ben, és molaritásban.

16.) Hány kg 85 % tisztaságú kálium-bikromát (K2Cr2O7) segítségével fejleszthető 650 dm3 253 313 Pa nyomású 20°C-os klórgáz a következő egyenlet szerint :

K2Cr2O7 + 14 HCl = 2 KCl + 2 CrCl3 + 7 H2O + 3 Cl2


17.) KMnO4-ból klórgázt fejlesztünk a következő reakció szerint:

2 KMnO4 + 16 HCl = 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 + 8 H2O

Hány g 6 % szennyezést tartalmazó KMnO4 és hány cm3 18 m/m%-os, s= 1.09 g/cm3 HClszükséges 8 dm3 25°C-os 99990 Pa nyomású Cl2 gáz előállításához, ha a veszteség 15 % ?

18.) Hány cm3 10 m/m%-os HCl oldat (s= 1.05 g/cm3) szükséges 132 g 95 % tisztaságú ZnCO3 oldásához, ha a HCl-t 15%-os feleslegben alkalmazzuk ?

ZnCO3 + 2 HCl = ZnCl2 + H2O + CO2

19.) Mekkora tömegű ezüst-nitrátra van szükség, hogy a feleslegben vett nátrium- bromiddal reagáltatva 15.0 g csapadék váljon le ?

20.) 100 cm3 5 m/m%-os s=1.04 g/cm3 ezüst-nitrát oldatból mekkora tömegű NaCl-dal lehet az összes csapadékot leválasztani, mennyi csapadék keletkezik, milyen a visszamaradó oldat m/m%-os összetétele ?

21.) 50 cm3 10 m/m%-os s=1.17 g/cm3 réz-szulfát oldathoz 20 cm3 20 m/m%-os s=1.22 g/cm3 NaOH-ot öntünk. Mekkora tömegű réz-hidroxid csapadék képződik, milyen lesz a visszamaradó oldat m/m%-os összetétele ?

22.) 100 cm3 18 m/m%-os s=1.119 g/cm3 KCl oldathoz hány cm3 10 m/m%-os s=1.088 g/cm3 ezüst-nitrát oldatot kell önteni, hogy a reakció éppen végbemenjen? Mekkora tömegű csapadék keletkezik, milyen lesz a visszamaradó oldat m/m%-os összetétele ?

23.) 50 cm3 2 M-os s=1.1 g/cm3 kénsav oldathoz hány g bárium-kloridot kell adni, hogy a szulfátot teljes mennyiségében le tudjuk választani? Hány g csapadék keletkezik, milyen lesz a visszamaradó oldat m/m%-os összetétele?

24.) Mekkora tömegű kálium-klorátot (KClO3) kell hevíteni, hogy teljes elbontásával 1 dm3 standard oxigéngázt állítsunk elő ?

25.) 8.5 g tömegű 5 m/m% oxid szennyeződést tartalmazó fém kalciumot sósavval reagáltatunk. Hány dm3 standard hidrogén fejlődik ?

26.) 80 m/m%-os tisztaságú kalcium-karbid 15 g-ja mekkora térfogatú normál állapotú acetilén gázt fejleszt ?

27.) Mekkora térfogatú azonos állapotú hidrogént kell 1 m3 nitrogén gázzal keverni és mekkora térfogatú ammónia gázt nyerünk, ha a reakciópartnereket sztöchiometrikus arányban keverjük össze, és a kitermelés 95 %-os ?

28.) 500 g ezüstöt cc. salétromsavban oldunk, majd az oldatot bepároljuk. Szárítást követően mekkora tömegű sót nyerünk, ha a kitermelés 93 %-os ?

29.) Mekkora tömegű 90 % tisztaságú kalcium-karbidot kell vízzel reagáltatni, hogy 2 dm3 normál állapotú acetilén fejlődjön ?


30.) Cink-réz ötvözet 2 g-ját sósavban oldjuk. Hány m/m% rezet tartalmazott az ötvözet, ha 375 cm3 st. állapotú hidrogén gáz fejlődött ?

31.) Hány %-os tisztaságú az a részben oxidálódott magnézium, amelynek 1 g-ja sósavban oldva 958 cm3 standard állapotú gázt fejleszt ?

32.) Rézzel szennyezett ezüst 2 g-ját feloldunk cc. salétromsavban, majd sósavval 2.52 g ezüst-klorid csapadékot választunk le. Hány % réz szennyezést tartalmazott a minta?

33.) 24 g foszfor oxidációjával előállított foszfor-pentoxid vízben oldásakor hány g vízre van szükség ?

34.) 20 dm3 normál állapotú ammóniagáz vízben oldásakor hány dm3 3 g/100cm3-os ammónium-hidroxid oldatot nyerhetünk ?

35.) 35. 200 cm3, 3 g/100 cm3-es kálium-jodid oldat mennyi higany(II)-jodidot képes feloldani az alábbi egyenlet értelmében : KI + HgI2 = K2(HgI4)

36.) A kristályvíz mentes cink-szulfát 40 g-ja 31.2 g vízzel kristályosodik. Hány mól vízzel kristályosodik a cink-szulfát ?

37.) Hány g kristályos Mohr-só keletkezik 50 g kristályos vasgálic (FeSO4.7H2O) vizes oldatából szalmiákszesz felhasználásával, ha a kitermelés 93 %-os ?

FeSO4 + H2SO4 + 2 NH4OH + 4 H2O = (NH4)2Fe(SO4)2.6 H2O

38.) 90 g szőlőcukorból hány dm3 20°C-os, 0.1 MPa nyomású szén-dioxid gáz állítható elő, ha a szőlőcukor teljesen elerjed ? C6H12O6 = 2 C2H5OH + 2 CO2

39.) 5 dm3 3 g/100 cm3-os hidrogén-peroxid oldat hány g oxigént fordíthat oxidációra ?

40.) 10 g réz-oxidot akarunk előállítani rézgálic oldatából lecsapott réz-hidroxid hevítéssel. Hány g NaOH-ra van szükség a lecsapáshoz ?

41.) Ólom-karbonátot hevítve 8.6 g ólom(II)-oxidot kapunk. Hány g ólom-karbonátot hevítettünk, ha annak 87 %-a bomlott el és közben hány g szén-dioxid gáz keletkezett ? PbCO3 = PbO + CO2

42.) Egy fém-karbonátot hevítve tömegállandóságig, az eredeti 50 g-ból 23.9 g fém-oxid marad vissza. Mi volt az eredeti fém-karbonát képlete és molekulatömege ?

43.) Na-hidrogén-karbonátból és nátrium-kloridból álló porkeveréket tömegállandóságig hevítünk. 8 %-os tömegcsökkenést tapasztalunk. Milyen m/m%-os összetételű volt a keverék ?

44.) 10g ammónium-klorid teljes elbontásával hány g vas(III)-oxid feloldásához elegendő hidrogén-klorid keletkezik ?

45.) Meghatározott mennyiségű réz(II)-oxidot hidrogén áramban redukálunk. A tömeg-veszteség 0.8 g. Hány g réz(II)-oxidot redukáltunk ?


46.) 4 dm3 88.3 g/dm3 töménységű sósavoldatból elméletileg kálium-permanganáttal hány dm3 20°C-os, 0.1 MPa nyomású klórgázt lehet előállítani a következő reakció értelmében ? 2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

47.) 180 cm3 0.5 g/100 cm3-es kálium-permanganát kénsavas oldatához mennyi cinket kell adni, hogy a kálium-permanganát színe a kémiai reakció következtében eltűnjön ?

2 KMnO4 + 8 H2SO4 + 5 Zn = K2SO4 + 2 MnSO4 + 5 ZnSO4 + 8 H2O

48.) 100 g vasat oxidálva a tömegnövekedés 38.2 g. Milyen összetételű oxid keletkezik ?

49.) Sósavból és cinkből 50 g cink-kloridot állítunk elő. Milyen tömegű és térfogatú 20°C-os 0.1 MPa nyomású hidrogéngáz fejlődik a reakció során ?

50.) 7 g cinkkel kénsavból ideális esetben mennyi kristályos cink-szulfát állítható elő, ha tudjuk, hogy a só 7 mol vízzel kristályosodik?

GÁZOK, GÁZELEGYEK TÖRVÉNYSZERŰSÉGEI Általános ismeretek Egy gáz állapotát hőmérsékletével, nyomásával és térfogatával jellemezhetjük. Ha a gáz hőmérséklete 273.16 K (0°C ) és nyomása 101.325 kPa (≈ 0.1 MPa), akkor a gáz normál állapotú, ha hőmérséklete 298.16 K (25°C), nyomása 101.325 kPa, akkor a gáz standard állapotú. A gázok állapothatározói közötti összefüggéseket a legegyszerűbben akkor tudjuk leírni, ha feltételezzük, hogy a gázmolekulák között nincs kölcsönhatás s a molekulák saját térfogata is elhanyagolható. Ebben az esetben tökéletes gázról beszélünk. A tökéletes gázok állapothatározói között a kapcsolatot különböző törvényszerűségek írják le.

Boyle - Mariotte törvény állandó hőmérsékleten a gáz nyomása fordítottan arányos a gáz térfogatával

p . V = konst. , 2

1

2

1

VV

pp

=

Ha meghatározott mennyiségű gáz hőmérsékletét állandó nyomáson 0°C-ról 1°C-kal emeljük,

akkor térfogata a 0°C-on mért térfogatának 273.16

1 részével terjed ki. Ezt a

törvényszerűséget a Gay-Lussac I. törvénye fejezi ki.

Gay-Lussac I. törvénye

t)(1V)273.16

t(1VV 00 α+=+= , a termodinamikai hőmérsékletet bevezetve:

T0= 273.16 K, T= t + 273.16

00 TT

VV

= jaegyüttható hôtágulási a gáz ,16.273

1= térfogat,mért onC0 aV0 α−°=


Ha meghatározott mennyiségű gáz hőmérsékletét állandó térfogaton 0°C-ról 1°C-kal emeljük,

akkor nyomása a 0°C-on mért nyomásának 1273.16

részével növekszik. Ezt a

törvényszerűséget a Gay-Lussac II. törvénye fejezi ki. Gay-Lussac II. törvénye

p p (1 t273.16

) p (1 t)0 0= + = + α

a termodinamikai hőmérsékletet bevezetve T0= 273.16 K, T= t + 273.16

00 TT

pp

=

jaegyüttható hôtágulási a gáz ,16.273

1= nyomás,mért onC0 ap0 α−°=

Az eddig tárgyalt törvényszerűségek egyesítésével kapjuk az egyesített gáztörvényt.

Egyesített gáztörvény

1

11

0

00

TVp

TVp

=

Az egyesített gáztörvénybe 1 mól normál állapotú tökéletes gáz állapothatározóit behelyettesítve megkapjuk az egyetemes gázállandót:

KmolNm314.8

Kmol 16.273m1022.41Pa 101325

TVp

R33

0

00==

⋅⋅=

Az egyesített gáztörvényt az egyetemes gázállandóval kiegészítve megkapjuk az általános gáztörvényt.

Az általános gáztörvényp . V = n R T

E törvény felhasználásával gázhalmazállapotú anyagok tömegei illetve molekulatömegei meghatározhatóak.

VpTRmM

⋅⋅⋅

=

Avogadro tétele: tökéletes gázok egyenlő térfogatában azonos hőmérsékleten és nyomáson a molekulák száma egyenlő, tekintet nélkül anyagi minőségükre. A gázok térfogata -anyagi minőségtől függetlenül- a nyomáson és hőmérsékleten kívül csak az anyagmennyiségüktől függ. Ebből következik, hogy ideális gázok térfogata és móljainak száma számértékileg megegyezik.


Gázok relatív sűrűségének számítása: B

ASs

rs =

Több komponensű gázelegyek tulajdonságait az egyes komponensek résztulajdonságaiból (parciális tulajdonságaiból) tudjuk megadni.

Dalton törvény : egy gázelegy össznyomása a komponensek parciális nyomásaiból additive tevődik össze :

∑=

=n

1iiö pp

Miután a nyomás (és így a parciális nyomás is) arányos a molekulák számával, érvényes a öAA pxp = kifejezés, ahol pA= az A-dik komponens parciális nyomása xA= az A-dik komponens móltörtje a gázelegyben pö= a gázelegy össznyomása

Amagat szabály : a gázelegy össztérfogatát a komponensek parciális térfogatainak összegéből számíthatjuk:

∑=

=n

1iiö VV

A parciális térfogat (Vi) a gázkomponens azon térfogata, melyet az illető komponens a gázelegy nyomásán (pö) és hőmérsékletén (T) egymaga töltene be. A gázelegy valamennyi komponensére érvényesek a tökéletes gázok törvényei :

iööi VpVp ⋅=⋅ Ideális gázban a molekulák kölcsönhatása elhanyagolható, ezért egymással korlátlanul elegyednek, az elegyedés során térfogatuk összeadódik.

Gázelegyek móltömegének meghatározására az elegy szabály alkalmas :

∑=

⋅=n

1iiiátl MxM

ahol xi az i-dik komponens móltörtje, Mi az i-dik komponens móltömege


Mintafeladatok I) 0.0587 g tömegű alacsony forráspontú anyagot 62°C-on és 0.1 MPa nyomáson elpárologtatunk. Az anyag gőzei 25.02 cm3 levegőt szorítanak ki. Mennyi a vizsgált anyag molekulatömege ? megoldás: t1 = 62°C t2 = 25°C V1 = 25.02 cm3 V2 = ? p1 = 0.1 MPa p2 = 0.1 MPa

1

212

2

22

1

11T

TVV

TVp

TVp ⋅

=⇒⋅

=⋅

V2 = 22.26 cm3 Ha 22.26 cm3 tömege 0.0587 g, akkor 24.5 dm3 tömege 64.6 g II.) Szilárd ammónium-klorid felett zárt térben 20 dm3 20°C-os 0.1 MPa nyomású levegő van. Melegítés hatására a só egy része elbomlik, közben a nyomás megnő. Az edényt 20°C-ra lehűtve azt tapasztaljuk, hogy a nyomás 0.5 MPa. Hány g só bomlott el? megoldás: A bomlás egyenlete : NH4Cl NH3 + HCl 1 mol 20°C-os, 0.1 MPa nyomású levegő térfogata:

3cm24.4 24.37100

293.168.314p

nRTV ≈=⋅

==

a 20 dm3, 20°C-os levegő ennek megfelelően mól 0.820.81924.420 ≈=

pV = nRT összefüggést alkalmazzuk a bomlás előtti és utáni állapotra. Bomlás után: 50⋅20=n⋅8.314⋅293 ⇒ n= 4.1 mól gáz van jelen. Ebből 0.82 mól a levegő, a maradék: 3.28 mól gáz. Ez a mennyiség keletkezett a bomlás során. Az egyenletből látható, hogy 1 mól sóból a bomlás során 2 mól gáz keletkezik. Tehát a 3.28 mól gáz 1.64 mól só bomlásából származik. Miután M[NH4Cl]=53.5 g/mol, így 87.74 g


III) Hidrogén és klórgáz 3 : 2 arányú keverékét zárt edényben vízzár alá helyezték el és égő Mg szalaggal megvilágították. Hogyan változik az edényben a nyomás, ha a kiindulási klórgáz 50 %-a lépett reakcióba a hidrogénnel ? megoldás A lejátszódó reakció: H2 + Cl2 = 2 HCl A képződő sósavgáz vízben jól oldódik, emiatt csökken a nyomás és a térfogat. A kiindulási nyomás 3 : 2 arányban oszlik meg a kétféle gáz között. Ha a Cl2-nak 50 %-a lép reakcióba, ( 1 tf Cl2 gáz 1 tf H2-nel reagál ) a reakció után marad 2 tf H2 és 1 tf Cl2. A kiindulási 5 tf gázból 2 tf átalakul, a reakció utáni nyomás 3/5 része lesz a kiindulásinak. IV.) Egy gázpalackban 15 bar nyomáson acetilén és hidrogén elegye van. Ha két gáz reakcióba lép egymással, az acetilén teljes mennyiségéből etán keletkezik. A reakció végén (a kiindulási térfogaton és hőmérsékleten) mért nyomás 10 bar. Mi a kiindulási gázelegy térfogat %-os összetétele ? megoldás: A lejátszódó reakció egyenlete: C2H2 + 2 H2 = C2H6 Legyen a kiindulási gázelegyünk összesen 100 mól. Ebből x mól az acetilén, 100 - x mól a hidrogén. A reakció során x mól etán keletkezik és 2x mól hidrogén használódik fel. Ahhoz, hogy a reakció utáni elegymennyiséget ki tudjuk számolni, célszerű elkészíteni a következő táblázatot :

C2H2 + 2 H2 = C2H kiindulási mennyiség x 100-x 0 reagál/keletkezik x 2x x marad 0 100-x-2x x =100-2x Állandó térfogaton az ideális gázok nyomása és anyagmennyisége egyenesen arányos

egymással, így: 2

1

2ö

1öpp

nn

=

v/v%16.6=x 1015

2x100100 ⇒=

−


Gyakorló feladatok Ha a feladat külön nem adja meg, a levegőt 21 v/v% oxigén + 79 v/v% nitrogén összetételűnek tekintjük. 1. Zárt tartályban levő nitrogéngáz nyomása 50°C-on 101 kPa. Hány fokon lesz a

nyomása 0.0707 MPa? 2. Egy nitrogénnel töltött gázpalackban a nyomás 18 °C-on 15.2 MPa. A palack felső

nyomás próbája 22.80 MPa. Hány fokon éri el a nitrogén ezt a nyomáshatárt, ha a palack hőtágulásából eredő térfogat növekedést nem vesszük figyelembe ?

3. 2g egyatomos gáz 0°C-on 810.6 kPa nyomáson 1.39dm3 térfogatú. Mi az atomtömege a gáznak? Melyik gáz ez?

4. Mekkora a metángáz sűrűsége 5 °C-on, 96 kPa nyomáson? 5. 1 dm3-es zárt tartály 10.0 g tömegű hidrogéngázt tartalmaz, melynek nyomása 11.97

MPa, hőmérséklete 15°C. Hogyan változik a nyomás, ha változatlan hőmérsékleten : a)még 10 g hidrogéngázt b)még 10 g nitrogént töltünk a tartályba (feltételezve, hogy reakció nem játszódik le).

6. Egy 30 dm3-es palackban 20 °C hőmérsékletű, 303.97 kPa nyomású oxigéngáz van. Ennek egy részét kiengedjük. A hőmérséklet-kiegyenlítődés után a nyomásmérő 243.18 kPa értéket jelez. Hány g oxigént engedtünk ki?

7. Egy gázpalackban 16.2 MPa nyomású 300 K hőmérsékletű gáz van. Mekkora lesz a palackban a nyomás, ha a gáz 25 %-át kiengedve a hőmérséklet 280 K-re csökken ?

8. Zárt tartály hidrogénből és oxigénből álló gázelegyet tartalmaz. A tartályban 110 kPa nyomás uralkodik. Ha szikrával meggyújtjuk az elegyet, majd a reakció után a rendszert az eredeti hőmérsékletre hűtjük, akkor - a víz eltávolítása után - a nyomás 88 kPa-ra csökken. Számítsa ki a kiindulási gázelegy térfogat %-os összetételét.

9. NaOH oldatot elektrolizálunk 2 A áramerősséggel, 1 órán keresztül, grafit elektródok között. A keletkezett gázokat - szárítás után - 1 dm3-es "légüres" (elhanyagolható nyomású) tartályba vezetjük. Mekkora ebben a nyomás, ha a hőmérséklet 22 °C?

10. Ismeretlen fém 0.2239 g-ját vízzel reagáltatjuk. Eközben 122 cm3 hidrogéngáz fejlődött. A laboratóriumban 21 °C volt, a légnyomás 112 kPa. Melyik fémről van szó?

11. Melyik az a telített nyíltláncú szénhidrogén, ha 1 g-jának gőze 150°C-on 108 kPa nyomáson 378.6 cm3 térfogatú?

12. Egy gáz 100°C-on és 100.26 kPa nyomáson 500 cm3 teret tölt be. Mekkora a gáz térfogata normál körülmények között ?

13. Egy gázbürettában 20 cm3 nitrogént 98.66 kPa nyomáson fogunk fel 18°C hőmérsékletű víz felett. Hány cm3 száraz nitrogén felel meg ennek a térfogatnak ? (táblázatok!)

14. Mekkora térfogatú 18°C-os 98 kPa nyomású oxigéngáz állítható elő 100 g 40 m/m%-os hidrogén-peroxidból kálium-permanganáttal savas közegben az alábbi kiegészítendő reakció értelmében: OHOMnHOHMnO 22

2224 ++=++ ++−


15. Egy 10 dm3-es és egy 30 dm3-es gáztartályt vékony, csappal ellátott cső köt össze. A 10 dm3-es tartályban 0.505 MPa nyomású, a 30 dm3-es tartályban 6.06 MPa nyomású nitrogéngáz van. A két tartály hőmérséklete azonos. Számítsa ki, mekkora lesz a két edényben a nyomás, ha a csapot kinyitjuk. A hőmérséklet állandó.

16. Két azonos térfogatú tartályt vékony cső köt össze. A két tartály összesen 4 mol gázt tartalmaz. a) hány mol gáz lesz az egyik, illetve a másik edényben, ha az egyiket 0 °C-ra hűtjük, a másikat 100 °C-ra melegítjük. b) Mekkora a nyomás a tartályokban kiinduláskor (25 °C), és mekkora a fenti állapotban, ha tudjuk, hogy egy-egy tartály 10 dm3-es.(az összekötő csőtérfogata elhanyagolható)

17. Összekeverünk 5.0 dm3 standard nitrogén- és 5 dm3 normál állapotú hidrogén gázt. Számítsuk ki a keletkező elegy n/n%-os és v/v% összetételét, átlagos molekula tömegét, miután felvette a közös hőmérsékletet.

18. A periódusos rendszerben közvetlenül egymás alatt levő két nemesgáz keverékének levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1.103. Melyik két gáz, milyen v/v%-os és m/m%-os összetételben alkotja a gázelegyet ?

19. Egy gázelegy nitrogén-oxidból és nitrogén-dioxidból áll. Számítsa ki a gázelegy v/v%-os összetételét, ha a gázok parciális nyomása:

p(NO2)= 70.394 kPa, p(NO)= 36.263 kPa

20. 1 dm3-es edény hidrogént, oxigént és nitrogént tartalmaz, melyben a hidrogén és az oxigén parciális nyomása megegyezik. Az elegy sűrűsége 22 °C-on 102 kPa nyomáson 1.12 g/dm3. Mi a gázelegy v/v%-os összetétele és a komponensek parciális nyomása? A gázelegyen szikrát átütve, majd a vízképződési reakció után a hőmérsékletet az eredetire visszaállítva mekkora lesz a nyomás a tartályban? (A lecsapódó víz térfogatát elhanyagolhatjuk) (táblázatok!)

21. 7 dm3-es edény 0.4 g hidrogént és 3.15 g nitrogént tartalmaz 0°C-on. Mennyi az elegy össznyomása, mekkorák a parciális nyomások? Határozza meg az elegy térfogat %-os összetételét.

22. Hidrogénből, oxigénből és nitrogénből álló gázelegy standard körülmények között 0.5388 g/dm3 sűrűségű. Ha az elegyet elektromos szikrával meggyújtjuk, majd a reakció után (vízképződés) a rendszert az eredeti hőmérsékletre és nyomásra hozzuk, a maradék sűrűsége - a víz eltávolítása után- 0.6122 g/dm3. Állapítsa meg a képződött és a kiindulási gázelegy térfogat %-os összetételét, a komponensek parciális nyomását, valamint azt, hogy a kiindulási gázelegy térfogatának hány %-ára csökkent a gáztérfogat a reakció végére.

23. Ha 10m3 25°C-os diklór-metánnal (CH2Cl2) telített 100 kPa nyomású levegőt állandó nyomáson -10°C-ra hűtünk, eközben a diklór-metán egy része kondenzál. Hány kg cseppfolyós diklór-metánhoz jutunk, ha tenziója 25°C-on 57.2 kPa, -10°C-on 11.3 kPa?


24. Az 1 dm3-es szódásüvegben 900 cm3 víz, felette 1.013⋅105 Pa nyomású levegő van. A rendszer hőmérséklete 17 °C. 34.2 g össztömegű patronból a szén-dioxid gázt a szódásüvegbe engedve a patron tömege 29.8 g-ra csökken. Az egyensúly beállta után a szódásüvegben a gázelegy nyomása 1.317⋅105 Pa.

a) Mekkora a szén-dioxid parciális nyomása légüres térben? b) A szén-dioxid hány %-a oldódott a szódavíz készítése közben? (A patron térfogatától és a víz tenziójától tekintsen el). (táblázatok!) 25. Zárt 1 dm3-es edény 25 °C-os, 100 kPa nyomású oxigéngázt tartalmaz. Az edénybe

annyi hidrogéngázt töltünk, hogy a tartályban a nyomás 150 kPa legyen. Ezután elektromos szikrával meggyújtjuk a gázelegyet. A reakció befejeztével az edényt ismét lehűtjük 25°C-ra. Mekkora lesz az edényben a nyomás? (A lecsapódó víz térfogata elhanyagolható). (táblázatok!)

26. Acetont égetünk el oxigénfeleslegben. Az 500 °C-os 270 kPa nyomású forró gázelegy, mely a keletkezett szén-dioxid és a vízgőz mellett a maradék oxigént is tartalmazza, 1.313 g/dm3 sűrűségű. Mekkora tömegű acetont égettünk el az 500 cm3-es térfogatú tartályban? Hány %-os oxigénfelesleget alkalmaztunk?

27. Mekkora térfogatú standard állapotú levegőben égettünk el 3.00 g szenet, ha a keletkező gázelegy levegőre vonatkoztatott relatív sűrűsége 1.0566. A levegő átlagos molekulatömege : 29 g/mol. Milyen v/v%-os összetételű a keletkező gázelegy?

28. Standard állapotú levegőben 1.0 g magnéziumot égetünk el. A maradék gázelegy összetétele: 10.0 v/v % oxigén, 90.0 v/v % nitrogén. Mekkora térfogatú levegőt használtunk a magnézium égéséhez ? Mekkora oxigén felesleget alkalmaztunk ?

29. Mekkora térfogatú, azonos állapotú oxigén gáz szükséges 1.0 dm3 30 v/v%-os etánt és 70.0 v/v%-os metánt tartalmazó gázelegy tökéletes elégetéséhez?

30. Metánt 10 %-os levegő feleslegben elégetünk. Milyen a keletkező füstgázok %-os összetétele ?

31. Metánt oxigénben dúsított levegőben égetünk el. A keletkező vízmentes füstgáz összetétele: 11.11 v/v% CO2, 5.55 v/v% O2, 83.33 v/v % N2. Hány % levegő felesleget alkalmaztunk ? Hány v/v% oxigént tartalmazott a dúsított levegő?

32. Egy metán-etán gázelegy elégetésekor 1.6-szor nagyobb mennyiségű víz keletkezik, mint szén-dioxid. Mi a gázelegy v/v %-os összetétele ?

33. Egy propánt és propént tartalmazó gázelegy 10.0 cm3-t 60.0 cm3 azonos állapotú oxigéngázzal keverünk össze és tökéletesen elégetjük. A reakció befejeztével a víz lecsapódása és az eredeti körülmények visszaállítása után 41.0 cm3 gázelegyet kapunk. Számítsa ki a gázelegy v/v%-os összetételét. Hány %-os oxigénfelesleget alkalmaztunk?

34. Egy metánból és etánból álló gázelegy 10.0 cm3-t 190.0 cm3 azonos állapotú, 21v/v% oxigént tartalmazó levegővel keverjük össze. Tökéletesen elégetjük a szerves gázelegyet, a vízgőzt lecsapatjuk és visszaállítjuk az eredeti körülményeket. Az így kapott gázelegyünk térfogata 175.5 cm3, amely térfogat 19.0 cm3-el csökken, ha a gázelegyet KOH oldaton átvezetjük. Számítsa ki az eredeti gázelegy v/v%-os összetételét, s azt, hogy hány %-os levegő felesleget alkalmaztunk az égetéshez?

35. Ismeretlen térfogatú edényben -mely normál állapotú 21 v/v% oxigént tartalmazó levegővel van tele- 50.0 mg ként égettünk el. A képződött gázelegy 5 v/v% kén-dioxidot tartalmaz. Mekkora térfogatú volt az edény ?


36. Ismeretlen összetételű metán - etán elegy 10.0 cm3-t 38 cm3 azonos állapotú oxigén gázzal kevertük össze, és elégettük. A vízgőz lecsapódása után az eredeti körülmények között mérve, 24 cm3 gázelegy maradt vissza, melynek hidrogénre vonatkoztatott sűrűsége 20.5. Állapítsuk meg a kiindulási szénhidrogén elegy v/v%-os összetételét, a keletkező füstgázok v/v%-os összetételét, valamint azt, hogy hány%-os levegő felesleget alkalmaztunk ?

37. Ammónia hőbomlásakor képződő nitrogén - hidrogén - ammónia gázelegy sűrűsége standard nyomáson és 25 oC-on 0.5551 g/dm3. Számítsa ki a gázelegy v/v%-os összetételét. Hány % ammónia bomlott el ? Hogyan változik meg a gáz térfogata és mekkora lesz a sűrűsége standard nyomáson és 25 oC-on miután a gázelegyet fölös mennyiségű sósavon buborékoltattuk át ?

38. Etilént, acetilént és hidrogént tartalmazó gázelegyet platina katalizátoron vezetünk át. A lejátszódó reakció következtében (azonos hőmérsékleten és nyomáson mérve) a gáztérfogat a kiindulási felére csökken. A keletkező gázelegy metánra vonatkoztatott relatív sűrűsége 1.175. Számítsa ki a kiindulási elegy v/v%-os összetételét, és adja meg a metánra vonatkoztatott relatív sűrűségét. Feltételezzük, hogy a telítési reakció tökéletesen lejátszódott.

39. CO, hidrogén és H2S tartalmú gázelegy 50 cm3-t légköri nyomáson, 25 oC-on vizsgáljuk. Ehhez 500.0 cm3 azonos állapotú, 20 v/v %-os oxigént tartalmazó levegőt keverünk, az éghető anyagokat tökéletesen elégetjük, majd a reakció befejeztével lecsapatjuk a vízgőzt. A maradék gázelegy térfogata 490.0 cm3 (a kiindulási eleggyel azonos körülmények között). Ha ezt a gázelegyet lúgoldaton átvezetjük, a térfogat 470 cm3-re csökken. Adja meg a kiindulási 3 komponensű gázelegy v/v%-os összetételét és a vizsgált minta tömegét.

40. Gázelegyünk szén-dioxidot, szén-monoxidot és oxigéngázt tartalmaz. A gázelegy levegőre vonatkoztatott relatív sűrűsége 1.338. Az elegyet elégetve, a kapott füstgáz levegőre vonatkoztatott sűrűsége 1.4083. Állapítsa meg a kiindulási gázelegy v/v%-os összetételét.


KÉMIAI EGYENSÚLYOK

HETEROGÉN EGYENSÚLYOK Általános ismeretek A rosszul oldódó anyagok oldhatóságának jellemző adata az oldhatósági szorzat. Ez tulajdonképpen az elektrolitok oldékonysági egyensúlyára felírható tömeghatástört egyszerüsített változata. Értéke adott minőségű csapadék esetén adott hőmérsékleten állandó. Egy AxBy összetételű elektrolit (jelen esetben olyan telített oldat, amelynek ionjai egyensúlyban vannak a szilárd fázissal -csapadékkal- ) disszociációjára felírható :

AxBy xA + yB

[ ] [ ][ ]yx

yx

BABAK =

Miután a csapadék oldékonysága [AxBy] rendkívül kicsi, s a szilárd fázis jelenléte miatt állandó, a nevező összevonható a K egyensúlyi állandóval. Így kapjuk meg a rosszul oldódó elektrolitok oldékonyságát jellemző oldhatósági szorzatot:

Az oldhatósági szorzat: L = [ A ]x . [ B ]y Az oldhatósági szorzatban szereplő [ A ] kifejezés* az adott komponens mol/dm3 egységben kifejezett koncentrációját jelenti. Az oldhatósági szorzat dimenzióval rendelkező szám, amely a csapadék összetételétől függően a koncentráció különböző hatványaival fejezhető ki, de általános szokás, hogy ezt a dimenziót nem tüntetjük fel. Ha az adott oldatban idegen elektrolit nincs jelen, akkor a csapadék telített oldatára felírható az oldhatóság - S - kifejezése, amely a mol/dm3-ben kifejezett egyensúlyi helyzetet jellemezi.

[ ] [ ] [ ]yB

xABAS yx ===

Az oldhatóság és az oldhatósági szorzat között matematikailag levezethető összefüggés:

[ ] yx xy

x

L y1

yBxAS +⎟⎠⎞⎜

⎝⎛

⋅==

Az oldhatóságot befolyásoló tényezők: - hőmérséklet ( növelése általában növeli az oldhatóságot ) - saját ion ( jelenlétében a csapadék oldhatósága csökken - bizonyos határokon belül ) - idegen ion ( hatására nő az oldhatóság ) - pH ( gyenge savak és bázisok sóinak oldhatóságát befolyásolja ) - komplexképződés ( hatására nő az oldhatóság ) * A kapcsos zárójelben feltüntetett koncentrációk általában mol/dm3 dimenziót jelentenek


Saját ion hatás számítása : Ha az AB összetételű heterogén fázissal egyensúlyt tartó rendszerünkhöz cB koncentrációban B iont juttatunk, az oldhatóság a következőképpen alakul:

[ ] [ ] [ ] [ ]

B

B

cL=S :hogy ,következikebbôl

,cBahol , BLAABS ==== −

−+

Komplexképződés számítása : Ha az AB összetételű heterogén rendszerünkhöz olyan vegyületet juttatunk, amellyel komplex vegyületet képez, ( pl. AgCl csapadék NH3 oldatban ) az oldhatóság számítása:

3NH2AgCl + [ ]Cl)NH(Ag 23

( )[ ][ ][ ]

NHAgNHAg

K 23

23komplex ⋅

= +

+

[ ] ( )[ ]+≈ 23t

+ NHAgAghogy tekintve, , [ ] [ ] ClAg és t+ −= az oldhatósági szorzat a

következőképpen alakul: [ ] [ ]

[ ][ ]

[ ] NH K

Cl=NH KClAg

L 23komplex

2-

23komplex

t

⋅⋅⋅

=−+

[ ] [ ]2ClAgClS −== , és [ ] [ ]2

3komplex2 NHKLCl ⋅⋅=−

[ ] [ ]2

3NHKLCl komplex ⋅⋅=−

Hangsúlyozni kívánjuk, hogy a fenti kifejezés csak abban az esetben igaz, ha a komplexképződési reakcióban 1:2 mólarány áll fenn a központi fém : ligandum között. Minden más esetben az egyensúlyra felírt összefüggések értelemszerűen változnak. Mintafeladatok I) Mennyi az AgCl oldhatósága szobahőmérsékleten, tiszta vízben ? megoldás L = 1.83⋅10-10 (táblázatból)

[ ][ ] [ ] [ ][ ] [ ] [ ]

35-

22

mól/dm101.35S=

L Cl=S ClAg=Lígy

Cl=Ag és ClAgL

⋅

==

=−−+

−+−+


II) Mennyi az ezüst-kromát (Ag2CrO4) oldhatósági szorzata, ha oldhatósága tiszta vízben S=1.34 . 10-4 mol/dm3 megoldás

[ ] [ ][ ] [ ] [ ]( ) 12-2

2442

24

2

10=9.62L S2SL

Ag21CrOCrOAgS

CrOAgL

⋅⇒⋅=

⋅===

=

+−

−+

III) Mennyi az AgCl oldhatósága 0.05 mol/dm3 koncentrációjú KCl oldatban megoldás LAgCl = 1.83 . 10-10

[ ] [ ] [ ] [ ][ ] [ ]

[ ] [ ] M103.66c

LAgAgCl=S

cAg=Lígy ,cAgClMivel

c + AgClCl ClAg=L

9

KCl

AgCl+

KCl+

KCl

KClösszesösszes+

−⋅===

⋅<<

=⇒⋅

IV) A 0.02 M koncentrációjú oldatból tömény lúggal leválasztott Cr(III)-hidroxid

( )[ ]3OHCr csapadék milyen pH-n oldható újra ? megoldás L = [ Cr3+ ][ OH- ] 3 = 10-30 A csapadék abban az esetben oldódik fel, ha [ Cr3+ ][ OH- ]3< L Mivel [ Cr3+ ] = 0.02 M, ez akkor teljesül, ha

[ OH- ] < M1068.302.0

10 10330

−−

⋅= pH < 4.56


V) Mennyi AgCl oldódik fel 1 M-os NH3-ban ? megoldás L = 1.8 . 10-10, K kompl = 2 . 107. NH3 hatására komplexképződés játszódik le, a következő egyenlet szerint:

3NH2Ag ++ ])NH(Ag[ 23 A bevezetőben ismertetett levezetés alapján:

[ ] [ ] 271023 1102108.1NHkomplexKLCl ⋅⋅⋅⋅=⋅⋅= −−

S = [ Cl- ] = 6 . 10-2 M VI. Megindul-e a csapadék leválás a pH=3-ra pufferolt 0.05 M koncentrációjú kobalt-kloridból (CoCl2), ha azt c=0.1 M kén-hidrogénnel telítettük? megoldás Ks1= 9.1⋅10-8, Ks2= 1.2⋅10-15 , LCoS= 2⋅10-25 A kén-hidrogén kétértékű gyenge sav, disszociációja is két lépésben játszódik le:

(II) OHSOHHS

)I( OHHSOHSH

32

2

322+−−

+−

+=+

+=+

Az I. és II. egyenletre a tömeghatástört:

[ ][ ][ ]

[ ][ ][ ]−

+−+−

==HS

OHSK ,

SHOHHS

K 32

2S2

31S , ebből [HS-]-t kifejezve:

[ ] [ ][ ]2S

23

KSOH

HS−+

− = ⇒ [ ] [ ][ ] [ ] [ ] [ ]

2S1S

223

22S2

223

1S KKSOH

SH ebbôlKSH

SOHK

−+−+

=⇒=

pH=3-as oldatban a kén-hidrogénnel telített oldat [S2-] koncentrációja a következő komponensekből tevődik össze:

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ])

KKOH

KOH

1(SSHHSSc2

2S1S

3

2S

322

2SH2

++−−− ++=++=

ide behelyettesítve a megadott adatokat, [S2-]-ra 1.1⋅10-18 M értéket kapunk. [Co2+][S2-]= 0.05 ⋅1.1⋅10-18 =5.47⋅10-20 >LCoS, vagyis a csapadék leválása megkezdődik.


Gyakorló feladatok (A kertészmérnök hallgatóknak a 7,8,9,23,25,26,27,30,33,34,35 , feladatok megoldása nem szükséges) 1. Számítsuk ki az alábbi vegyületek oldhatósági szorzatát az adott hőmérsékleten, ha

tudjuk, hogy: a, 500 cm3 25°C-on telített higany(I)-szulfát (Hg2SO4) oldat 1.417 g Hg2SO4-ot

tartalmaz b, a 25°C-on telített lantán(III)-oxalát (La2[(COO)2]3 ) oldat 2.124 mg/dm3

koncentrációjú c, a 18 °C-on telített stroncium-fluorid (SrF2) oldat literenként 0.0335 g fluoridiont

tartalmaz d, 1 g ezüst-kromát (Ag2CrO4) 20°C-on 35.5 dm3 vízben oldódik

2. Hány mg bárium-kromátot tartalmaz 200 cm3 telített bárium-kromát oldat?

3. Számítsuk ki az ezüst-karbonát oldhatósági szorzatát, ha 20°C-on 3.17.10-2 g oldódik 1 dm3 tiszta vízben !

4. Számítsuk ki az ezüst-szulfát oldhatóságát desztillált vízben, szobahőmérsékleten 5. Mennyi a bárium-szulfát oldhatósága tiszta vízben, 0.1 M nátrium-szulfát oldatban és

0.02 M bárium-klorid oldatban ? 6. 1.75 g kalcium-szulfát hány %-a oldódik fel 150 cm3 szobahőmérsékletű vízben ? 7. Leválaszt-e 1:1 arányú elegyítés esetén a telített gipszes víz a bárium ionokra nézve

0.01 M oldatból bárium-szulfát csapadékot ? 8. Leválasztható-e 1 dm3 oldatból 23.304 g kálium-kromáttal (K2CrO4) a) az Pb-kromát csapadék (PbCrO4) b) az Ag-kromát csapadék (Ag2CrO4) c) a Sr-kromát csapadék (SrCrO4) A kiindulási koncentráció minden esetben 0.1 M

9. Melyik oldatban a legnagyobb a karbonátion koncentráció: a kadmium-karbonát (CdCO3), a réz-karbonát (CuCO3), vagy az ólom-karbonát (PbCO3) telített oldatában

10. Hány g ezüst-karbonát van 300 cm3 25 °C-on telített oldatban ? 11. Hány mg vas(II)-szulfid -(Fe2S3)- oldódik 100 cm3 tiszta vízben?

12. Mennyi az ezüst-kromát oldhatósági szorzata, ha oldhatósága 8.49⋅10-5 M? 13. Mennyi az ezüst-klorid oldhatósági szorzata, ha 1 dm3 0.01 mol/dm3 koncentrációjú

ezüst-nitrát oldatban 2.623⋅10-6 g ezüst-klorid oldódik fel? 14. Válik-e le csapadék pH=1.5 értéknél pufferelt 0.01 M vas(III)-kloridból (FeCl3) ? 15. Mekkora a telített meszes víz pH-ja ? 16. Mennyi az ezüst-klorid oldhatósága pH=3.0 sósavas közegben?


17. Számítsa ki a megfelelő hidroxid oldhatósági szorzatát az alábbi 25°-on mért adatokból: a, a telített magnézium-hidroxid ( )[ ]2OHMg oldat pH-ja 10.46

b, a telített alumínium-hidroxid ( )[ ]3OHAl oldat pH-ja 5.74

18. Mennyi a telített bizmut(III)-hidroxid ( )[ ]3OHBi oldat pH-ja?

19. Mekkora az alábbi telített vizes oldatok pH-ja: a, nikkel(II)-hidroxid ( )[ ]2OHNi

b, vas(III)-hidroxid ( )[ ]3OHFe

20. Milyen pH-nál kezd leválni a 0.03 M-os alumínium-klorid oldatból az alumínium-hidroxid csapadék?

21. Milyen pH-nál kezd leválni egy 0.01 M-os magnézium-klorid oldatból a magnézium-hidroxid?

22. Számítsa ki a telített mangán(II)-hidroxid pH-ját! ( )[ ]2OHMn

23. Mennyi ammónia szükséges az ezüst-klorid és ezüst-jodid aminkomplexként való oldásához, ha az Ag+ és a megfelelő halogenidek koncentrációja eredetileg 0.01 M volt?

24. Mennyi a kiindulási ammónia-koncentráció abban az oldatban, amelynek 200 cm3-e 0.02 mol ezüst-kloridot old fel és tart oldatban ?

25. A kadmium (Cd2+) és alumínium (Al3+) ion is [M(OH)4] alakú komplexet képez. Milyen kiindulási NaOH-koncentráció szükséges a csapadék teljes feloldódásához, ha 1 dm3 lúgban 8 g fémhidroxidot akarunk feloldani?

26. Milyen EDTA koncentráció szükséges ahhoz, hogy 10-3 M koncentrációjú ezüst-kloridot oldatban tartson? A komplexképződés reakciója:

−−− +=+ ClAgYYAgCl 34

27. 100 cm3 [Ag(NH3)2]Cl-ra nézve 0.05 M, ammónia fölöslegre nézve 1 M koncentrációjú oldathoz hány cm3 10 M-os salétromsavat kell adni, hogy meginduljon a csapadékleválás?

28. Hány g bárium-szulfát ( )4BaSO oldódik fel 1000 cm3 0.001 M-os kálium-szulfát oldatban?

29. Hogyan változik az ezüst-bromid 25°C-on mért oldhatósága a tiszta vízben észlelthez képest, ha az oldat kálium-bromidra nézve:

a, 5⋅10-3 M

b, 5⋅10-2 M

c, 5⋅10-1 M

30. Kálium-ionokat szeretnénk kimutatni 1 M-os nátrium-perklorát (NaClO4 ) oldattal.

a, 10 cm3 0.1 M-os K+ ion oldathoz milyen térfogatú reagenst kell adni, hogy a csapadék kiválása meginduljon?

b, Mi történne, ha 10 cm3 0.01 M-os K+ ion oldattal végeznénk ugyanezt a vizsgálatot?


31. 10 dm3 25°C-on telített ólom-foszfát oldatban 1.38 mg oldott só van. Hányad részére csökken az oldhatóság, ha az oldathoz még 1.64 g nátrium-foszfátot adunk?

32. Leválik-e az ezüst-szulfát csapadék, ha 1 dm3 0.1 M-os 25°C-os ezüst-nitrát oldathoz 0.2 cm3 49 m/m%-os 1.38 g/cm3 sűrűségű kénsavat cseppentünk?

33. Minimum milyen koncentrációjú kálium-cianid (KCN) hatására oldódik fel az ezüst-klorid, az ezüst-bromid és az ezüst-jodid csapadék, ha c(Ag+)=0.11 M ?

34. Mennyi az ólom-szulfid oldhatósági szorzata, ha 1 dm3 kén-hidrogénnel telített (cHgS=0,1M), 1 M-os erős savas oldatban 1.6x10-6 mol ólom-szulfid oldódik fel?

35. Mennyi a higany-szulfid (HgS) oldhatósága kén-hidrogénnel telített, sósavra nézve 0.5 M-os oldatban?

ELEKTROLIT EGYENSÚLYOK

pH SZÁMITÁS Általános ismeretek A savak vizes oldatban protont adnak át a vízmolekuláknak és így megnövelik az oldat hidrogén (pontosabban oxónium - H3O+-) ion koncentrációját. Erős savak esetén, híg oldatban a protonátadás gyakorlatilag teljes (a disszociációfok 1.00) így az oldat H3O+ -ion koncentrációja megegyezik a bemért sav koncentrációjával. Az oldatok kémhatásának jellemzésére - célszerűségi okokból - bevezették a pH fogalmát. A pH a hidrogén ionok aktivitásának negatív logaritmusa. Az aktivitás az ionkoncentráció és az aktivitási koefficiens szorzata. Ez utóbbit - az egyszerüsítés érdekében - példáinkban egynek tekintjük, így a pH a hidrogén ionok [mol/dm3] dimenzióban kifejezett koncentrációinak negatív logaritmusa.

pH = - lg[H+] Kis mértékben a víz is disszociál, Kv = [H3O+] [OH-] = 10-14.

Egy értékű gyenge savak és bázisok Azokat a savakat (lúgokat), amelyek csekély mértékű disszociációjuk miatt híg oldatukban sem adják át teljes mértékben a víznek protonjukat, gyenge savnak (lúgnak) nevezzük. A gyenge savak (lúgok) erősségének jellemzésére a disszociációs állandó ad lehetőséget. Ezt az állandót a gyenge sav (lúg) disszociációjára felírt tömeghatás törvény alapján tudjuk kifejezni. HA gyenge sav disszociációjára felírható:

HA + H2O H3O+ + A- illetve


HA H+ + A- [ ][ ]

[ ]HAAH

dK−+

=

Ha figyelembe vesszük, hogy a teljes savkoncentráció [HA]= c és [H+]=[A-]= cα akkor Kd

kifejezése a α1

cα 2

−=

−=

α)c(1αc

d22

K formára módosul

Többértékű savak és bázisok Többértékű savnak/lúgnak azokat az oldatokat nevezzük, amelyek több protont képesek leadni/felvenni. A legközismertebb kétértékű (más elnevezéssel kétbázisú) sav pl.: a szénsav (H2CO3), a dihidrogén-szulfid (kénhidrogén, H2S), a kénsav (H2SO4) stb., hárombázisú sav pl. a foszforsav (H3PO4), kétsavú bázis pl. a kalcium-hidroxid (Ca(OH)2). A többértékű savak/bázisok egyensúlyait az átadott/felvett protonok számának megfelelő egyenlettel illetve egyensúlyi állandóval írhatjuk le. Vezessük le példaként egy H2A kétbázisú savra felírható egyensúlyi egyenleteket:

H2A HA- + H3O+ [ ][ ]

[ ]AHOHHA

K2

31S

+−

=

HA- + H2O A2- + H3O+ [ ][ ]

[ ]HAOHA

K 32

2S

+−

=

A teljes disszociációra felírva:

H2A + 2 H2O A2- + 2H3O+ [ ] [ ][ ]AH

OHAK

2

23

2

S

+−

=

KS egyenletét a részlépésekre felírt disszociációs állandók kifejezésével összevetve a részlépésekre felírható disszociációs állandók és KS között a következő összefüggés állapítható meg:

KS=KS1⋅KS2

Sók hidrolízise

Erős savak és lúgok reakciója során képződött sók vizes oldata semleges kémhatású. Ha a só valamelyik ionja protolítikus reakcióba lép a vízzel, akkor a só minőségétől függően vagy savas, vagy lúgos kémhatású lesz az oldat. Ennek az a feltétele, hogy az a molekula, amelyből az ion származik, a vízzel szemben gyenge savként (bázisként) viselkedjen. Ekkor ugyanis a gyenge savból származó anion bázisként (vagy savként) protont képes megkötni (leadni).

hidrolízis: ionok protolítikus reakcióba lépnek a vízmolekulákkal Vizsgáljuk meg egy NaA összetételű só hidrolízisét: NaA egy gyenge HA sav és az erős NaOH bázis reakciójakor keletkező só. Disszociációjára felírható a következő egyenlet: NaA → Na+ + A- (1)


A- + H2O HA + OH- (2) A (2). egyenlet alapján látható, hogy az oldatunk lúgos kémhatású lesz. Miután a hidrolízisben a víz nem egyszerűen az oldószer szerepét tölti csak be, figyelembe kell vennünk a víz disszociációját is, amelyet a víz ionszorzatával adhatunk meg:

[ ][ ] [ ] [ ] OHK

OHebbôl OHOHK v33v −

+−+ =→= (3)

A (2). egyenletben leírt folyamat során HA gyenge sav keletkezik, amelynek disszociációjára a (4) egyenlet írható fel

[ ][ ][ ]HA

OHA 3dK

+−

= . (4)

A hidrolízis folyamatát leíró (2) egyensúlyi reakcióra a tömeghatás törvénye alapján felírható a hidrolízis állandó Kh. kifejezése (5):

[ ][ ][ ]−

−

=A

OHHAhK (5)

Az (5). egyenletbe Kv kifejezését behelyettesítve a (6). kifejezéshez jutunk:

[ ][ ][ ]+−=

OHAKHA

3

vhK (6)

Egyensúly esetén a gyenge sav disszociációjából származó [H3O+] megegyezik a víz disszociációjából származó értékkel, így a (7) egyenlőséghez jutunk:

[ ][ ] [ ]−− =

OHK

OHHAK v

d (7)

ennek átrendezéséből megkapjuk a Kv , a Kd és a Kh közötti összefüggést (8):

dKvK

Kh = (8)

A hidrolízis-egyensúly és a HA csekély mértékű disszociációja miatt feltételezhetjük, hogy [HA]=[OH-] és [A-]= csó . Ezek figyelembevételével a (9) egyenlethez jutunk:

[ ] [ ] sód

v-

só

2

d

v cKK

OH c

OHKK

=⇒=−

(9)

ahol Kv a vízionszorzat, Kd a gyenge sav disszociációs állandója, c a só bemérési koncentrációja. A gyenge bázis-erős sav sójának hidrolízisét analóg módon vezethetjük le. A hidrolízis mértékét a hidrolízisfokkal (δ) adhatjuk meg, amely a disszociációfoknál

megismert módon levezethető: só

2

h c1

Kδ−

δ=


Pufferoldatok Ha egy gyenge sav ( HA ) vizes oldata a gyenge savból származó, erős bázissal (pl. NaOH-

dal) alkotott sót ( pl NaA ) is tartalmaz, (illetve egy gyenge bázis + gyenge bázis erős savval

alkotott sója található az oldatban) rendszerünket pufferoldatnak nevezzük.

A gyenge sav disszociációja : HA + H2O H3O+ + A-

az egyensúlyra felírható tömeghatástört: [ ][ ]

[ ]HAAOH

K 3d

−+

=

innen a H3O+ kifejezve : [ ] [ ][ ]−

+ =A

HAKOH d

3

A NaA összetételű só disszociációjára felírható egyenlet: NaA Na+ + A- Ha a só disszociációja teljes, akkor [A-] = [NaA] = csó , mert a gyenge sav kismértékű

disszociációjából származó [A-] elhanyagolható (ezt a csekély disszociációt az azonos ionokat tartalmazó só amúgy is visszaszorítja). Emiatt a disszociálatlan gyenge sav koncentrációjára felírhatjuk, hogy [HA] = csav, ahol csav a teljes bemért savkoncentráció. Ha az említett azonosságokat visszahelyettesítjük H3O+ kifejezésébe, a pufferoldatok pH-számításának kifejezéséhez jutunk:

[ ]só

savd3 c

cKOH =+

Gyenge bázis és erős savval alkotott sójának oldatára analóg módon vezethetjük le a a pufferoldat pH-számítását. Értelemszerűen ebben az esetben a [OH-] koncentrációt tudjuk kifejezni. Mintafeladatok I.) Mennyi a pH az alábbi oldatokban : a, c = 4.1 . 10-3 mol/dm3 sósav b, 10.0 g/dm3 perklórsav c, 2 . 10-3 mol/dm3 NaOH d, 0.15 m/m % sósav (s = 1.043 g/cm3) e, 0.48 g/100cm3-os salétromsav f, 0.25 m/m%-os kénsav (s = 1.150 g/cm3)

megoldás: a, pH = - lg[ H+ ] = - lg [ 4.1 . 10-3 ] = 2.387 b, 10 g/dm3 HClO4 = 0.099 mol/dm3 ⇒ pH = 1.002

c, pOH = - lg [ OH- ] = - lg [ 2 . 10-3 ] ⇒ pH = 14 - pOH, pH = 11.301 d, 100 g = 95.87 cm3 , ebben van 0.15 g HCl = 4 . 10-3 mól, ez 95.87 cm3-ben van ⇒ 0.043 mol/dm3 , a pH= 1.36


e, 0.48 g/100cm3 HNO3 100 cm3 oldatban 0.48 g sav van, ez 7.62⋅10-3 mól ⇒ 7.62⋅10-3 M pH= 1.12

f, 100 g = 86.95 cm3 , ebben 0.25 g kénsav van, ez 2.55⋅10-3 mól, ez 86.95 cm3-ben van, tehát 1000 cm3-ben 0.0293 mól kénsav van. 1 mól kénsavban 2 mól H+ van, tehát H+ -ra nézve 2⋅2.93⋅10-2 = 5.86⋅10-2 M koncentrációjú az oldat, ⇒ pH=1.23

II.) 20.50 cm3 36 tömeg %-os HCl oldatból (s=1.18 g/cm3) higítással 3 dm3 oldatot készítünk. Mennyi az így kapott oldat pH-ja ? megoldás : 20.50 cm3 36 m/m %-os HCl oldatban : 20.5 . 1.18 . 0.36 = 8.708 g HCl van. Ennyi lesz 3 dm3 oldatban is. 8.708 g = 0.238 mól HCl 3 dm3 oldatban van tehát 0.0793 M ⇒ pH = 1.1 III.) 100 cm3 0.2 mol/dm3 HCl oldatnak hány cm3 100 g/dm3 koncentrációjú NaOH oldattal lehet a pH-ját 13.2-re állítani? (Reakció során keletkező víz higító hatásától eltekintünk) megoldás: 100 g/dm3 NaOH = 2.5 mol/dm3 1 mól HCl 1 mól NaOH-al reagál, így 100 cm3 0.2 mól/dm3 HCl oldat 0.02 mol oldott anyag van, ennek közömbösítéséhez ugyanennyi NaOH szükséges. A 2.5 M-os NaOH-ból a közömbösítéshez x dm3 szükséges: 2.5 . x = 0.02 x=8 cm3 elegendő a semlegesítéshez. pH = 13.2 ⇒ pOH = 0.8 [OH-] = 0.158 mol/dm3 NaOH. Ebből y cm3 kell a 13.2 pH beállításához. 2.5 . y = ( 108 + y ) . 0.158 ⇒y = 7.286 cm3 Összesen 8 + 7.286 = 15.286 cm3 szükséges IV.) 0.3 g leválasztott Al(OH)3-ot 30 cm3 1.0 mol/dm3 konc. sósav oldattal oldatba viszünk, a kapott oldatot 100 cm3-re egészítjük ki. Mennyi lesz az így kapott oldat pH-ja ? megoldás: Al(OH)3 + 3 HCl = AlCl3 + 3 H2O 30 cm3 1 M HCl-ban 0.03 mól HCl van. 0.3 g Al(OH)3 = 3.84 . 10-3 mól. Ehhez háromszoros mennyiségű HCl szükséges, vagyis 0.0115 mól HCl. Feleslegben marad 0.03 - 0.0115 = 0.0185 mól HCl, amely 100 cm3 térfogatban van, ennek koncentrációja 0.185 M ⇒ pH= 0.735


V.) Mennyi annak az oldatnak a pH-ja amelyben 0.01 M kénsav és, 0.03 M koncentrációjú sósav van ? megoldás: HCl-ból [ H+ ] = 3 . 10-2 ⇒ Σ[ H+ ] = 5 . 10-2 M H2SO4-ból [ H+ ] = 2 . 10-2 M pH = 1.301 VI.) Egy gyenge sav 1 M-os oldatából 1 cm3-t kivéve 500 cm3-re higítjuk. Mennyivel és milyen irányban változik a pH-ja ? megoldás: Miután higításról van szó, a várható pH kevésbé lesz savas, mint a kiinduló oldaté, vagyis számértékileg növekvő értéket várunk.

[ ] [ ][ ] [ ]

[ ] [ ] [ ][ ] [ ] [ ]

[ ]

1.35pH =⇒−=Δ

==Δ⇒=⋅⋅

⋅=⋅=

⋅=⋅=

+

+

+

+−++

−++

++

Δ 045.0lgpH

045.0HHH 002.0

HH M

5.010H= M1H

M5.0

10HK oldatunkra keletkezô a M,1HK oldatunkra kiindulóa

cHKebbôl , cKH

2

1+22

21

322

21

322d

21d

sav2

dsavd

VII.) Mennyi a disszociációs állandója annak az egyértékű gyenge bázisnak, melynek 0.01 M-os oldatában a pH=10.2 megoldás:

[ ]

[ ]

[ ] 6d

82

bázisd

4

102.5K 102.5OH

cKOH

101.58OH 3.8=pOH 10.2=pH

−−−

−

−−

⋅=⇒⋅=

⋅=

⋅=⇒⇒


VIII.) Mennyi annak az oldatnak a pH-ja, amely HCl-ra is és ecetsavra is 0.1 M koncentrációjú? megoldás: Az ecetsav Kd = 1.8 . 10-5 (táblázatból) HCl → [ H+ ] = 10-1 M CH3COOH → [ ] savdcKH =+ [ H+ ] = 0.0013 M , Σ[ H+ ] = 0.1 + 0.0013 = 0.1013 Σ pH = 0.994 IX.) Számítsuk ki annak az 5⋅10-3 M kénsavnak a pH-ját, amelyről feltételezzük, hogy a második disszociációs lépés nem játszódik le teljesen. megoldás Kd2=1.2⋅10-2

OHSOH 242 + lépés iósdisszociác 1. OHHSO 34+− +

OHHSO 24 +− lépés iósdisszociác 2. OHSO 324

+− + az 1. disszociációs lépés teljesen lejátszódik, így itt 5⋅10-3 M [H3O+] képződik. Ez lesz a 2. lépés kezdeti koncentrációja OHHSO 24 +− OHSO 3

24

+− +

kiinduló koncentráció: 5⋅10-3 0 5⋅10-3 reagál x x x egyensúlyi koncentráció: 5⋅10-3 -x x 5⋅10-3 + x

[ ][ ][ ]

( ) 23

3

42

324

2d 102.1x105x105x

SOHOHSO

K −−

−+−

⋅=−⋅+⋅⋅

==

x2 + 1.2⋅10-2 x - 6.10-5 = 0 2

104.21089.2107.1x442

2,1

−−− ⋅+⋅±⋅−=

x = 7.8⋅10-3 M a 2. disszociációs lépésből származó [H3O+] koncentráció. Σ [H3O+] = 5⋅10-3 + 3⋅10-3 =8⋅10-3 M pH= 2.09


X.) Számítsa ki a 0.25 M-os Na-acetát oldat pH-ját és hidrolízisfokát! megoldás: A Na-acetát lúgosan hidrolizáló só amelynek pH-ját kétféle módon számíthatjuk: a, az egyensúlyi koncentrációk segítségével felírjuk a hidrolízisállandó kifejezését b, figyelembe veszem, hogy savOHsó c illetve cc −>> , így az a, megoldásban elírt tömeghatástört nevezőjében a 0.25 - x ≈ 0.25 elhanyagolással élek. a, megoldási lehetőség Kd = 1.8 . 10-5 (táblázatból) A Na-acetát lúgosan hidrolizáló só, az egyensúlyi koncentrációk számításához írjuk fel a folyamatot: CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- kiindulási konc. 0.25 0 0 reagál/keletkezik x x x egyensúlyi konc. 0.25 - x x x [ CH3COOH ] = [ OH- ] = x, [ CH3COO- ] = 0.25 - x

[ ][ ][ ]

x1.0x

108.110

KK

Khogy véve,figyelembe KCOOCH

OHCOOHCH

2

5

14d

vhh

3

3

−=

⋅

==

−

−

−

−

Az egyenletet megoldva x = 1.18 ⋅ 10-5 M → pOH = 4.93 pH = 9.07 A hidrolízisfok kiszámításához a δ ⋅ csó = x összefüggést használjuk fel, ebből

δ = 4.7 ⋅ 10-5 . b, megoldási lehetőség

[ ] sód

v- cKK

OH = összefüggés felhasználásával

[ ] M101.1780.25101.8

10OH 55-

-14- −⋅=

⋅= pOH = 4.93 pH = 9.07

Mindkét megoldás azonos eredményre vezetett, ami azt jelenti, hogy a b, megoldásban alkalmazott elhanyagolásunk jogos volt. A feladatok számításánál célszerű a b, megoldás gondolatmenetét követni, hiszen ez egyszerűbb számítási módot kínál. Az a, megoldást abban az esetben alkalmazzuk, ha a hidrolízisfok kiszámítása is szükséges.


XI.) Számítsa ki a 0.1 M nátrium-karbonát oldat pH-ját A feladat megoldásánál figyelembe kell vennünk, hogy nem egy egyszerű hidrolizáló só oldatának a pH-ját kell számolnunk, hanem egy olyan sóét, amely egy kétértékű gyenge savból származik. Így figyelembe kell vennünk a kétértékű gyenge sav disszociációs lépéseit is. megoldás A szénsav disszociációs állandói: Kd1= 4⋅10-7 , Kd2= 5.6⋅10-11 (táblázatból) A szénsav disszociációs lépései:

OHCOH 232 + lépés iósdisszociác 1. OHHCO 33+− + (K1)

OHHCO 23 +− lépés iósdisszociác 2. OHCO 323

+− + (K2)

[ ][ ][ ]

[ ][ ][ ]−

+−+−

==3

323

232

331 HCO

OHCOK

COHOHHCO

K

A hidrolízis lépései:

OHCO 223 +− −− + OHHCO3 1. lépés (Kh1)

OHHCO 23 +− −+ OHCOH 32 2. lépés (Kh2)

[ ][ ][ ] CO

OHHCOK 2

3

31h −

−−

=[ ][ ]

[ ] HCO

OHCOHK

3

322h −

−

=

Az egyensúlyi állandókat ismerve, keressük meg, milyen matematikai kapcsolat van közöttük: figyelembe véve, hogy Kv = [H3O+][OH-], s ezt K2 kifejezésébe behelyettesítjük:

[ ][ ][ ]

[ ][ ][ ]

[ ][ ][ ] 1h

2

v23

3

2

v

3

v23

2

3

323

2

KKK

CO

OHHCOKK

OHHCOKCO

K

HCO

OHCOK

=⇒=⇒=

⇓

=

−

−−

−−

−

−

+−

A 2h1

v KKK

= kifejezés analóg módon vezethető le.

A megfelelő állandókat behelyettesítve → Kh1 = 1.78⋅10-4 , Kh2 = 2.5⋅10-8 értékekhez jutunk. Miután megállapítottuk a kapcsolatot az egyensúlyi állandók között, vizsgáljuk meg, hogyan alakulnak az egyensúlyi koncentrációk a hidrolízis során:


1. lépés OHCO 2

23 +− −− + OHHCO3

kiindulási konc. 0.1 0 0 reagál/keletkezik x x x

egyensúlyi konc. 0.1 - x x x x1.0

xK2

1h −=

2. lépés OHHCO 23 +− −+ OHCOH 32 kiindulási konc. x 0 x reagál/keletkezik y y y

egyensúlyi konc. x-y y x+y yx

)yx(yK 2h −

+=

Miután Kh2 << Kh1 és nagyon kicsi szám, ez azt jelenti, hogy x >> y, így jogosan élhetünk azzal az egyszerüsítéssel, hogy x + y ≈ x - y ≈ x, és 0.1 - x ≈ 0.1 Az egyensúlyi koncentrációk: A Kh1 és Kh2 egyenleteket megoldva x = 4.22 ⋅ 10-3 M, y = 2.5 10-8 M [ ] [ ] [ ] [ ] y +x=OH ,yCOH ,yxHCO ,x1.0CO -

32-3

23 =−=−=−

[OH-] = 4.2⋅10-3 M pOH = 2.4 pH = 11.6


XII.) Egyértékű gyenge bázis 0.01M-os oldatának pH-ja 11.68. Számítsa ki a gyenge bázis a, disszociációfokát b, disszociációs állandóját c, hányszorosára higítsuk, hogy pH-ja 1.5-t változzon? d, változik-e a disszociációfok a higítás hatására? megoldás Ha a bázis teljesen disszociálna, akkor pH-ja 12 lenne. Miután ennél kisebb a pH érték, a disszociáció nem tökéletes. pH=11.68 → pOH = 2.32 → [OH-] = 4.78 . 10-3 M

a, 0.478=α 0.01

104.78α3

→⋅

=−

b,

3

d 104.38K −−

−

−

⋅=→⋅

⋅=

⋅→−

=

104.78-0.01)10(4.78

K

:sítvebehelyetteértéket 104.78=cα α)c(1

αcK

3

23

d

322

d

c, A higítás során az oldat pH-ja 1.5-et változik, amely jelen esetben (bázisról van szó) csökkenést jelent. pH=11.68 volt, higítással pH= 10.18-ra csökken → [OH-]= 1.51 . 10-4 M Kd értéke konstans, a higítás során sem változik:

M101.566=c 4−−

−− ⋅→

⋅−⋅

=⋅ 101.51c

)10(1.51104.38 4

243

Eredetileg 0.01 M koncentráció 1.566.10-4 M-ra csökkent, tehát a higítás 63.85 ≈ 64-szeres volt. d, ha a disszociáció tökéletes lenne, vagyis : α = 1, ha cb= [OH-]= 1.566.10-4 M

α = ? ha [OH-]= 1.51.10-4 M ⇒ 9640α .= 101.566101.51α 4

4

→⋅

⋅= −

−

A disszociáció mértéke a higítás hatására jelentős mértékben megnőtt. XIII.) Milyen arányban kell összekeverni az ecetsavat és a Na-acetátot, ha 1 dm3 pH=4.9 puffert szeretnék készíteni? A rendelkezésre álló sav és só egyaránt 0.5 M koncentrációjú. megoldás: Kd = 1.8 . 10-5 (táblázatból) A készítendő puffer gyenge savból és gyenge sav lúgosan hidrolizáló sójából áll, tehát a rendszer a savas tartományban működik.

[ ] jelent! iségetanyagmenny hanem iót,koncentrác nem cahol cc

KOHsó

savd3 ⋅=+


pH = 4.9 → [ H3O+ ] = 1.26 . 10-5 M, x dm3 kell a savból és 1 - x dm3 a sóból

5.0)x1(

x5.0108.11026.1 55

⋅−⋅

⋅⋅=⋅ −−

x= 0.4 dm3 (sav mennyisége) 1-x= 0.6 dm3 (a só mennyisége) XIV.) Mekkora a pH-ja és a pufferkapacitása annak az 1 dm3 puffer oldatnak, amely 0.1 M ecetsavból és 0.1 M Na-acetátból áll. megoldás:

H K 0.10.1

H3 dsav

só

-5 3

-5cc = 1.8 10 10O O+ += ⋅ =⋅ ⇒ ⋅1 8. pH = 4.73

pufferkapacitás : az a H3O+ vagy OH- ion mennyiség, amely az adott puffer 1 dm3-ének pH értékét 1 egységgel változtatja meg. Értékét az egységnyi pH-változtatáshoz szükséges 1 M koncentrációjú HCl vagy NaOH mennyiségében adjuk meg. pufferkapacitás számítása : ⏐Δ pH⏐ =1. Ha erős bázist adok a pufferhez (Δ pH = + 1 ), akkor az reagál a savval, és hidrolizáló só képződik. Emiatt amilyen mértékben csökken a sav mennyisége, ugyanolyan mértékben nő a sóé:

csav = 0.1 - x csó = 0.1 + x

Eredetileg a [H3O+] = 1.8 . 10-5 M volt, ha a pH értéke eggyel nő, akkor [H3O+] =1.8.10-6 M lesz.

x1.0x1.0108.1108.1 56

+−

⋅⋅=⋅ −− ⇒ ebből x=0.082 mol NaOH

3dm 0.089=V V11V082.0 →

+⋅

=

Vagyis 89 cm3 1 M NaOH hatására változik az oldat pH-ja egységnyit. Erős savat adva a rendszerhez a megoldás analóg módon levezethető, ekkor ΔpH = - 1, csav = 0.1 + x, illetve csó = 0.1 - x kifejezések behelyettesítésével dolgozhatunk.


Gyakorló feladatok (A kertészmérnök hallgatók tananyagába a 23-30, 32b, 35b, 37, 38, 46, 48 feladat nem tartozik bele) 1. Mekkora a pH-ja : a) 0.1 M sósavnak

b) 5 . 10-4 M kénsavnak c) 0.2 g/100 cm3 salétromsavnak d) 5 g/dm3 konc.-jú NaOH oldatnak e) 0.5 m/m % ( s= 1.010 g/cm3 ) KOH oldatnak f) 0.5 m/m % ( s= 0.9810 g/cm3 ) HCl oldatnak g) 0.047 m/m% ( s= 1.050 g/cm3 ) kénsav oldatnak

2. Mennyi a koncentrációja annak a perklórsav oldatnak, amely pH=1.75? 3. 250 cm3 desztillált vízbe 2 g sósavgázt vezetünk. Mekkora lesz az oldat pH-ja ? 4. Összeöntünk 30 cm3 0.02 M konc. kénsavat és 20 cm3 4 g/dm3 NaOH oldatot.

A keletkezett oldat térfogatát 250 cm3-re egészítjük ki. Mennyi a kapott oldat pH-ja ? 5. Pontosan 1 g tömegű KOH és NaOH tartalmú keveréket vízben oldunk, a térfogatot

kiegészítjük 1.0 dm3-re. Az oldat pH-ja ekkor 12.35 lesz. Számítsa ki a keverék m/m %-os és n/n% -os ( mól % ) összetételét.

6. Összeöntök azonos térfogatú pH=1.0 és pH=2.0 sósav oldatot. Mekkora lesz a keletkező oldat pH-ja ?

7. A térfogat-kontrakciótól eltekintve hány cm3 0.2 M koncentrációjú salétromsavat kell 500 cm3 desztillált vízhez adni, hogy pH=3 legyen ?

8. Összeöntünk 200 cm3 1.75 m/m% -os (s=1.008 g/cm3) HCl-t és 380 cm3 0.098M NaOH oldatot. Milyen pH-jú oldathoz jutunk ?

9. Mennyi a pH abban az oldatban, amely 1 dm3 5 m/m %-os (s=1.054 g/cm3) NaOH oldat és 1 dm3 4 m/m % -os (s=1.020 g/cm3) sósav oldat elegyítésével készül ?

10. Hány dm3 pH=2 oldat készíthető 2.5 cm3 s=1.71 g/cm3 kénsavból, amelyik 78.49 m/m %-os ?

11. 2 g NaOH-t 500 cm3 pH=11.05 KOH-ban oldunk. Mekkora lesz a keletkező oldat pH-ja s hogyan változik meg a pH, ha 10 cm3 98 g/100 cm3-os perklórsavat adunk hozzá?

12. Mennyi a g/dm3 -ben kifejezett koncentrációja annak az ammónia oldatnak, amelynek pH=11.1 ?

13. Hány cm3 80 m/m%-os s=1.070 g/cm3 ecetsav oldatot kell 10 dm3-re higítani, ha pH=4 oldatot akarunk készíteni ?

14. A 3 g/100 cm3 koncentrációjú ecetsav oldat 25 cm3-ét 300 cm3-re higítva mekkora lesz a keletkező oldat pH-ja?

15. 1 dm3 pH=2.55 és 4 dm3 pH=3.16 ecetsav oldatokat elegyítve milyen pH-jú oldathoz jutunk ? Mekkora lesz a keletkező elegy koncentrációja g/dm3 egységben?

16. Mennyire változik meg az 500 cm3 pH=11.9 ammónium-hidroxid pH-ja , ha 1 dm3 desztillált vízzel elegyítjük?

17. Mennyire változik a 0.2 mol/dm3 ecetsav pH-ja, ha ötszörösére higítjuk?


18. Mennyi a 15 g/100cm3 fenol oldat pH-ja ? 19. Két sósav oldat közül I. oldatom 10.0 cm3-ét 20.0 cm3, a II. oldatom 50.0 cm3-t pedig

5.0 cm3 pH=13 NaOH oldat semlegesíti. a) Hány cm3 pH=13 NaOH oldat semlegesíti annak az oldatnak 10.0 cm3-ét, amelyet úgy készítettem, hogy azonos térfogatú I és II oldatot öntöttem össze? b) Mekkora térfogatú I és II oldat 1:1 térfogatarányú elegye szükséges 1.0 dm3 pH = 2.3 oldat elkészítéséhez ?

20. Összeöntünk 100 cm3 0.1 M-os ammónia oldatot és sztöchiometrikus mennyiségben sósavat. Mekkora lesz a keletkező oldat pH-ja, ha a sósav koncentrációja

a) 0.1 M b) 0.05 M c) 0.01 M

21. Hogyan változik a pH, ha 0.01 mol H3O+ iont juttatunk 500 cm3

a) desztillált vízbe b) pH=11 NaOH oldatba, c) olyan oldatba, amely ammóniára és ammónium-kloridra nézve egyaránt 0.2 M-os.

22. Rendelkezésemre áll 1.00 M-os sósav és 1.0 M-os hangyasav a) mekkora térfogatú savoldatokból kell kiindulnom, ha mindkét oldatból 500 cm3 pH=2 oldatot akarok készíteni ? b) a pH=2 oldatok 10.0-10.0 cm3-hez 10.0 cm3 pH=13 NaOH oldatot öntök. Mekkora pH-jú oldatokhoz jutok ? c) Hány cm3 pH=13 NaOH kellene a pH=2 hangyasav 10.0 cm3-éhez önteni, hogy a hangyasav és a NaOH éppen sztöchiometrikus mennyiségben reagáljon? Mekkora lesz az így keletkező oldat pH-ja ?

23. Számítsa ki a 6⋅10-3 M szénsav pH-ját

24. Számítsa ki a 2.5⋅10-4 M fumársav pH-ját 25. Számítsa ki a 0.01 M-os szénsavoldat pH-ját és a benne oldott szénsavmolekulák

karbonát- és hidrogén-karbonát-ion koncentrációját? 26. Hány M-os az a citromsav oldat, amelynek pH-ja 4? 27. Egyértékű sav 0.01 M-os oldatának pH-ja 2.03. a) mekkora a sav disszociáció foka ebben az oldatban ? b) hányszorosára kell higítani az oldatot, hogy ΔpH = 1 legyen ?

28. Mekkora a víz disszociációfoka a pH=1 sósav oldatban? 29. Ismeretlen egyértékű gyenge bázis 0.1 M-os oldatát 150-szeres térfogatra higítjuk,ekkor

pH-ja 2 egységgel változik. a, változik-e eközben a bázis disszociációfoka? b, mekkora volt a kiindulási és a keletkezett oldat pH-ja? c, mekkora a vegyület disszociációs állandója?


30. A 0.01 M-os perjódsav (HIO4) oldatban az anion koncentráció 7.6⋅10-3 M. Hányszorosára kell az oldatot higítani, hogy a disszociáció 90%-os legyen?

31. Számítsuk ki a 0.1 M-os nátrium-acetát oldat pH-ját. Mekkora az acetát-ionok hidrolízisfoka?

32. A 0.1 M-os nátrium-cianid oldatban a cianidionok 1.18%-a hidrolizál. a,Számítsa ki a hidrogén-cianid disszociációs állandóját. b,Hány %-a hidrolizál a cianidionoknak, ha az oldatot tízszeresére higítjuk?

33. A 0.1 M-os nátrium-benzoát oldat pH-ja 8.6. Mekkora a benzoesav disszociációs állandója? Mekkora az oldat pH-ja, ha tízszeresére higítjuk?

34. Egyértékű gyenge bázis erős savval alkotott sójának 0.2 molját vízben oldjuk, térfogatát 400 cm3-re egészítjük ki. Az így elkészített oldat pH-ja 1.5 -del tér el a tiszta víz pH-jától.Mekkora a gyenge sav disszociációs állandója?

35. Összeöntünk 100 cm3 0.1M-os ammónia oldatot és sztöchiometrikus mennyiségben I., 0.1 M-os sósavat II, 0.05 M-os sósavat III, 0.01 M-os sósavat.

a,Mekkora a keletkező oldatok pH-ja b, a hidrolízisfok?

36. Mekkora annak a gyenge savnak a savállandója, amelyik 0.1 M koncentrációjú vizes oldatának és 0.1 M-os nátrium sójának ugyanolyan mértékben tér el a pH-ja a semlegestől?

37. Mekkora a 0.5 M-os nátrium-karbonát oldat pH-ja, az egyes ionok és a szénsavmolekulák koncentrációja?

38. Számítsuk ki annak az oldatnak a pH-ját. az ionok és a molekulák egyensúlyi koncentrációját, amely 0.1-0.1 M koncentrációban tartalmazza a nátrium-hidrogén-karbonátot és a nátrium-karbonátot?

39. Milyen arányban keverjem az 0.2 mólos ammónium-hidroxidot és az 1 mólos ammónium-kloridot, ha azt szeretném, hogy 1 dm3

a) pH=9.85 b) pH=8.95 oldatot kapjak?

40. 0.5 M HCN oldat pH-ját 2 egységgel kell növelni. Hány g NaCN-t adjak az oldat 1 dm3-hez ?

41. Pufferem 0.1 M NH4OH-ból és 0.2 M NH4Cl-ból áll. Ennek 100 cm3-hez 20 cm3 0.1 M sósavat adok. Hogyan alakul az új oldat pH-ja ?

42. Mekkora a pufferkapacitása annak az 50 cm3 puffernek, amelyben 0.1 M ammónium-hidroxid és 0.3 M ammónium-klorid van?

43. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely ecetsavra nézve 0.05 M-os, nátrium-acetátra nézve 0.1 M-os?

44. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely 100 cm3 0.05 M ammónia oldatból és 0.3g ammónium-kloridból készül?


45. 1 dm3 ecetsavat és nátrium-acetátot tartalmazó 4.4 pH-jú oldatot kell készítenünk. Rendelkezésre áll 100 cm3 1 M-os ecetsav és vízmentes nátrium-acetát. Mennyi sót oldjunk fel, ha az összes ecetsavat fel kell használnunk?

46. Mekkora annak az oldatnak a pH-ja, amely a nátrium-dihidrogén-foszfátot és a dinátrium-hidrogén-foszfátot egyaránt 0.1 M-os koncentrációban tartalmazza?

47. 100 cm3 0.1 M-os NaOH és 150 cm3 0.1 M-os ecetsav összeöntésekor milyen pH-jú oldat keletkezik?

48. Milyen arányban kell a 0.1 M foszforsavat és a 0.1 M NaOH-ot elegyíteni, hogy pH=7 oldathoz jussunk?

49. a) Mennyi a pH-ja 80 cm3 0.125 M ecetsavnak? b) Mennyi lesz az oldat pH-ja, ha adunk hozzá 20 cm3 0.025 M-os sósavat ? c) Mennyi lesz a pH, ha az így kapott oldathoz 100 cm3 0.055 M-os NaOH-ot adunk d) Milyen lesz az oldat pH-ja, ha a c, oldathoz 200 cm3 0.025 M-os NaOH-ot adok ? A térfogatok additivak. 50. a) Mennyi a pH-ja 80 cm3 0.125 M ammónium-hidroxidnak? b) Mennyi lesz az oldat pH-ja , ha adunk hozzá 20 cm3 0.025 M-os NaOH-ot ? c) Mennyi lesz a pH, ha az így kapott oldathoz 100 cm3 0.055 M-os HCl-at adunk ? d) Milyen lesz az oldat pH-ja, ha a c, oldathoz 200 cm3 0.025 M-os HCl-at adok ? A térfogatok additívak.


ANALITIKAI FELADATOK Általános ismeretek A mennyiségi analízis térfogatos - titrimetriás - módszereinek általános alapelve: a meghatározandó komponenst reagáltatjuk egy alkalmasan megválasztott reagens ismert koncentrációjú oldatával (mérőoldat). A meghatározandó komponens koncentrációja a reakcióban fokozatosan csökken és a titrálási egyenértékpontban a reagens mennyisége a reakció sztöchiometriáját figyelembe véve pontosan ekvivalens az oldatban levő komponens ismeretlen mennyiségével. A meghatározandó komponens mennyiségét a kísérletileg észlelt végpontig adott mérőoldat térfogatából (fogyás) és a koncentrációból számítjuk ki, a reakció sztöchiometrikus együtthatóinak segítségével.

A számítás alapösszefüggése: V1 . c1 = V2 . c2 . f2 V1 = minta térfogata V2 = mérőoldat térfogata c1 = minta ismeretlen koncentrációja c2 = mérőoldat koncentrációja f2 = mérőoldat faktora A kifejezés az egyenértékpontban csak akkor igaz, ha a koncentrációk normalitás egységben vannak kifejezve (lásd később). A titrimetriás méréseknél alkalmazott reakciókkal szembeni követelmények: - gyors és pillanatszerű - sztöchiometrikus - nagy egyensúlyi állandójú - végpontjelezhető legyen A meghatározáshoz felhasznált reakciók lehetnek: - sav-bázis reakciók ( acidi-alkalimetria ) - komplexképződési ( komplexometria ; kelatometria ) - csapadékképződési ( pl. argentometria ) - redukció-oxidáció ( redoximetria ) A mérőoldatok, a normalitás A térfogatos analizis mérőoldatai az ún. normál oldatok. 1000 cm3 oldatban a hatóanyag egyenértéktömegnyi mennyisége ( vagy ennek tört része ) van feloldva. A normalitás koncentráció előnye, hogy azonos normalitású oldatok egyenlő térfogataiban levő anyagmennyiségek azonos típusú reakcióban egymással egyenértékűek.

Az egyenértéktömeg számítása: ν

=ME , ahol

M = molekulatömeg ν = az a viszonyszám, ami azt fejezi ki, hogy az adott vegyület egy konkrét reakcióban - pl. sav-bázis - hány mól H3O+-dal képes reagálni, vagy egyenértékű.


pl. sav-bázis reakciónál 1 n HCl - 1000 cm3 oldatban E = M = 36.5 g HCl van 1 n H2SO4 - 1000 cm3 oldatban E = M/2 = 49 g H2SO4 van 1 n KHCO3 - 1000 cm3 oldatban E = M = 100 g KHCO3 van 1 n H3PO4 - 1000 cm3 oldatban E = M/3 = 32.6 g H3PO4 van Redox reakciónál a ν értékét az adja meg, hogy az adott vegyület az adott reakcióban hány mól elektronnal vesz részt, vagyis mennyit változik az oxidáció foka. pl. A KMnO4 erélyesen savas közegben Mn2+ vegyületet képez, vagyis

ν = 7 - 2 = 5 → E = M/5 = 31.6 ugyanez a KMnO4 közel semleges közegben Mn4+ vegyületet képez, vagyis

ν = 7 - 4 = 3 → E = M/3 = 52.6 Komplexképződési reakcióknál ν a ligandum : fém molekulaarányát jelenti, amely a kelatometriában 1:1. Ha a mérőoldatunkat nem tudjuk beméréssel pontos koncentrációjúra készíteni (mert illékony, szennyezett, higroszkópos, összetétele nem pontosan ismert stb.) vagy idővel változik az oldat koncentrációja (pl. bomlik) akkor célszerű a mérőoldatok koncentrációját is pontosan megmérni és a névleges koncentrációtól való eltérését faktorral ( f ) figyelembe venni. A faktor kiszámítására több lehetőségünk is van:

a, tömeg illetve koncentráció alapján az e

t

e

t

cc

mm

f == összefüggést felhasználva

számolhatunk, ahol mt ( illetve ct ) a tényleges bemért tömeget (koncentrációt), me (illetve ce) az elméletileg kiszámolt tömeget (koncentrációt) jelenti.

b, térfogatos adatokkal számolva az t

e

VV

f = összefüggés igaz, ahol Ve az elméletileg

kiszámolt térfogatot, Vt a ténylegesen mért térfogatot jelenti. Ha mérőoldatunk faktora 1, akkor ez azt jelenti, hogy mérőoldatunk pontosan olyan koncentrációjú, amilyet készíteni szerettünk volna. Ha 1-nél nagyobb érték, akkor oldatunk töményebb, ha 1-nél kisebb érték, akkor hígabb lett a készíteni kívánthoz képest. Mintafeladatok I.) Mennyi annak az oldatnak a faktora, amelynek pontos normalitása c =0.1019 ? megoldás c közelítő = a pontos koncentrációval azonos nagyságrendű kerek szám, jelen esetben 0.1 c pontos = c közelítő . f f = 0.1019/0.1 f = 1.019 Mérőoldatunk tehát kb. 0.1 n és f= 1.019


II.) 0.0938 g bemért titeranyagra (amelynek egyenértéktömege = 90) a kb. 1 n-os mérőoldatból 10.11 cm3 fogyott. Számítsa ki a mérőoldat koncentrációját és faktorát. megoldás A feladat két módon is megoldható: a, 1000 cm3 1 n mérőoldat E = 90 g titeranyaggal egyenértékű kémiailag Ha mérőoldatunk pontosan 1 n koncentrációjú lenne, akkor 10.11 cm3 fogyást abban az esetben tapasztaltunk volna, ha: 1000 cm3 1 n mérőoldat E= 90 g

10.11 cm3 1 n " g1000

11.1090⋅ = 0.91 g faktor alapanyagot mértünk volna be.

Ezt a fogyást azonban nagyobb bemérés : 0.938 g mellett tapasztaltuk, tehát mérőoldatunk

töményebb, mint 1 n: 1.031==0.91

0.938f

b, Ha mérőoldatunk pontosan 1 n koncentrációjú lenne, akkor: 1000 cm3 1n mérőoldat E= 90 g anyaggal reagál maradék nélkül x cm3 1 n " 0.938 g " " " " x = 10.42 cm3 mérőoldatunk fogyott volna.

Ezzel szemben csak 10.11 cm3 mérőoldat fogyott, vagyis kisebb térfogat tartalmazza ugyanazt a hatóanyagtartalmat. Ebből következik, hogy mérőoldatunk töményebb mint 1 n,

vagyis f >1.

1.031===10.1110.42

VV

ff

e

III.) Mennyi annak az oldatnak a faktora, amelynek 10.00 cm3-ét titrálva a 0.1 n, f = 1.038 mérőoldatunkból 10.12 cm3 fogyott ? megoldás Titrimetriás meghatározásoknál a mérőoldat és a mérendő anyag koncentrációjának azonos nagyságrendbe kell esnie, így a mérendő anyagunk is kb. 0.1 n lesz. 10 . 0.1 . f = 10.12 . 1.038 . 0.1 f = 1.050 IV.) 10.05 cm3 oldatot mértünk be abból a célból, hogy az oldat koncentrációját meghatározzuk. Tudjuk, hogy az anyagunk egyenértéktömege 60.05. A titrálás során 7.62 cm3 fogyott a 0.1 n f = 1.028 mérőoldatból. Számítsa ki az oldat koncentrációját g/dm3 egységben. megoldás 7.62 . 0.1 . 1.028 = 10.05 . c c = 0.0779 n


1000 cm3 1n oldatban E = 60.05 g van 0.0779 n oldatban x Az oldat koncentrációja : 4.676 g/dm3 V.) Kísérleti problémák miatt visszatitrálással határozunk meg egy anyagot. 10.15 cm3 beméréshez 20.08 cm3 0.1 n f = 1.000 mérőoldat fogyott. A felesleg visszamérésére 6.38 cm3 0.1 n f = 0.985 mérőoldat fogyott. A mért anyag E= 58.45. Ha a megadott mennyiséget 100.12 cm3 mérőlombikból pipettáztuk ki, hány g anyag volt a mérőlombikban ? megoldás a visszamérésre fogyott 6.83 . 0.985 = 6.73 cm3 0.1 n oldat, tehát a meghatározandó anyagra 20.08 - 6.73 = 13.35 cm3 fogyott. Ez megfelel 13.35 . 58.45 : 1000 = 0.07803 g-nak, vagyis a lombikban 0.07803 . 100.12 : 10.15= 0.7697 g anyag volt. VI.) Az Al-EDTA komplex stabilitási állandójának logaritmusa: lgK=16.13. Mennyi az alumínium koncentrációja a komplex 0.01 M-os oldatában? megoldás lgK= 16.2 K= 1.35⋅1016

a stabilitási állandó kifejezése: [ ][ ][ ]

1643 1035.1

YAlAlY

⋅=−+

−

Miután a disszociáció igen csekély mértékű, [AlY-] = cAl = 10-2 , és [Al3+] = [Y4-]

[ ] [ ] M108.6 10−+

+⋅==⇒=

Kc

Al Al

cK Al3

23Al


VII.) Számítsa ki a Zn-EDTA komplex látszólagos stabilitási állandóját ( `stK ) pH=5

oldatban. megoldás

A komplex stabilitási állandója 1017 (táblázatból) [ ][ ][ ]

1742

2

St 10YZn

ZnYK == −+

−

[ ] [ ] [ ] [ ]44

33

221Y(H)

)H(Y

St`St HHHH1

KK ++++ β+β+β+β+=α

α=

K1 = β1 = 2.2⋅1010 K2 = 1.7⋅106 K3 = 5.6⋅102 K4 = 1.2⋅102 (táblázatból) K1 ⋅K2 = β2 , K1 ⋅K2 ⋅K3 = β3 K1 ⋅K2 ⋅K3 ⋅K4 = β4

452135192516510)H(Y )10(105.2)10(101.2)10(107.310102.21 −−−− ⋅+⋅+⋅+⋅+=α

10.4K lg 102.5K `St

10`St =⋅=

⇓

⋅=⋅

=

=⇒⋅=

vagy

102.5103.9

10K

6.6lgα 103.9α

106

17`St

Y(H)6

Y(H)

Gyakorló feladatok A feladatok témakörök szerint vannak csoportosítva (A kertészmérnök hallgatóknak az 1-11, 15-17 feladat megoldása szükséges) 1. Mérőoldatunk faktorát 1.072-nek találtuk. A mérőoldat 500 cm3-éhez hány cm cm3

vizet adjunk,hogy a faktora 1.000 legyen? 2. Mennyi a 0.1 N KMnO4 mérőoldat faktora, ha 0.0700 g Na-oxalátra 11.03 cm cm3

fogy belőle ? M(Na-ox)= 134 3. 4.35 g kénsav oldatot 248 cm cm3-re higítunk. Ebből 25.0 cm cm3-t titrálok, amelyre

9.1 cm cm3 1N, f=0.945 NaOH fogy. Hány m/m % -os a kénsav oldat ? 4. 5.49 g tömény NaOH oldatot 256 cm cm3-re higítok. Kiveszek belőle 25.0 cm cm3-t,

és 0.1 N HCl-val titrálom. 13.4 cm3 fogyást mértem. A mérőoldat f=1.061. Hány m/m %-os a NaOH ? 5. 15.0 cm cm3 NaOH-ra 12.1 cm3 0.1 N f=1.105 kénsav fogy. Hány g/100cm3-os a

NaOH ? 6. 35.0 cm3 HCl-ra 12.15 cm3 0.15 N f=1.003 NaOH fogy.Hány g/100cm3-os a HCl? 7. 10.0 cm3 5.5 m/m%-os (s=1.039 g/cm3 ) kénsavat 100.0 cm3-re higítok. Milyen

koncentrációjú (mol/dm3) az a NaOH oldat, amellyel a kénsav 20.0 cm3-ét titrálva 23.3 cm3 fogy?


8. 10.05 cm3 ecetsavat mértem be. Titrálására 7.62 cm3 0.1 N , f= 1.028 mérőoldat fogyott. Mennyi g/100cm3-os az ecetsav ?

9. Szilárd anyagból 1.2345 g-t oldunk fel egy 100.12 cm3-es mérőlombikban, jelig töltjük, majd 19.95 cm3-t pipettázunk ki belőle. Mérhető komponensének egyenértéktömege E=63.54. A titrálásra 8.48 cm3 f=0.986 , 0.1 N mérőoldat fogyott. Hány %-ot tartalmazott a bemért anyag a mérhető komponensből?

10. Hány g/100cm3 nátrium-kloridot tartalmaz az az oldat, amelynek 20.0 cm3-re 8.73cm3 0.1 n ezüst-nitrát mérőoldat fogy a Mohr féle titrálásnál?

11. 5 g kálium-nitrát mintának szeretnénk a kálium-klorid szennyeződését meghatározni Mohr módszerével. A mintára 1.18 cm3 0.1 n ezüst-nitrát oldat fogyott. Fejezze ki a kálium-nitrát m/m%-os szennyezettségét.

12. 10.08 cm3 kálium-bromid oldathoz 20.04 cm3 0.1 n ezüst-nitrát oldatot adtunk. A feleslegben levő ezüst ionok visszamérését Volhard-féle titrálással 8.65 cm3 0.1 n f=0.988 ammónium-rodanid mérőoldattal végeztük. Számítsa ki a kálium-bromid koncentrációját g/100cm3-ban.

13. 50 cm3 végtérfogatban 0.1 M koncentráció tartományban kloridot titrálunk ezüst-nitrát mérőoldattal, Mohr szerint. Indikátorként 1 cm3 5%-os kálium-kromát oldatot használunk. Helyesen jelez-e az indikátor?

14. Titrálható-e 0.01 M kálium-jodid 0.1% pontossággal ezüst-nitráttal 0.01 M kálium-bromid mellett szelektíven?

15. Kb. 0.05 M-os K III. mérőoldatot 0.05 M-os, f =1.000 Zn2+ oldatra faktorozunk. 20.0 cm3 Zn2+ oldatra a mérőoldatból 18.9 cm3 fogy. Mekkora a mérőoldat faktora?

16. Mekkora a faktora annak a közel 0.05 M-os K III oldatnak, amelyből 9.8 cm3 fogy 10.0 cm3, 0.05 M-os, f=1.000 Mg2+ oldatra?

17. 100 cm3 csapvizet pH=10-es oldatban 0.01 M-os EDTA mérőoldattal titrálok eriokrómfekete-T indikátor mellett. 8.62 cm3 mérőoldat fogyott. Számítsa ki a csapvíz keménységét német keménységi fokban. (1 nk° az a víz, amelynek 100 cm3-e 1 mg CaO-dal egyenértékű Ca- és/vagy Mg- sót tartalmaz)

18. Hány g rézion van a Cu-EDTA komplex 0.1 M-os oldatának 100 cm3-es részletében? 19. Számítsa ki a Zn-EDTA komplex Ks` látszólagos stabilitási állandóját pH=4

oldatban. 20. Mekkora a Zn-EDTA komplex látszólagos stabilitási állandója pH=7 oldatban?

21. Fe(II) oldat 15.0 cm3-re 12.8 cm3 fogy olyan KMnO4 oldatból, melynek 10.0 cm3-re 10.20 cm3 0.01 N f= 1.100 oxálsav oldattal egyenértékű. Mennyi az oldat Fe(II) tartalma mg/dm3-ben ?

22. 2.5 g H2O2 oldatot 50 cm3-re higítunk. Ennek 10.0 cm3-re 10.0 cm3 0.1 N, f=0.925 KMnO4 fogy. Mennyi volt az m/m%-os koncentrációja az eredetileg bemért H2O2-nak?

23. Hány g kristályos Fe(II)-szulfátot (7 mol vízzel kristályosodik) mértem be annak az oldatnak az elkészítéséhez, amelynek titrálásához 45.0 cm3 0.1 N f=1.000 KMnO4 fogyott.


24. Hány g kén-dioxidra van szükség 300 cm3 0.2 N KMnO4 elszíntelenítéséhez, a következő egyenlet szerint ? (rendezze az egyenletet)

SO2 + H2O = H2SO3

KMnO4 + H2SO3 = K2SO4 + H2O + MnSO4 + H2SO4

25. Hidrogén-peroxid savas közegben KMnO4 -tal a következő egyenlet szerint reagál :

KMnO4 + H2O2 + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 (rendezze az egyenletet)

Hány mg H2O2 volt abban az oldatban, amelynek titrálására 12.24 cm3 0.1 M-os f=1.000 KMnO4 fogyott ?

26. Oxálsav oldat titrálására 8.56 cm3 0.1 N , f= 1.018 NaOH oldat fogy. Hány cm3 0.1N KMnO4 (f= 0.985) fogy ugyanerre ?

27. 0.2133 g vas tartalmú ércet mérünk be. KMnO4-al mérjük az oldat vas tartalmát. Mérőoldatunkból, amely 0.1 N (f=1.117), 8.6 cm3 fogyott.

Hány % vasat tartalmazott az érc ?

28. Hány mólos az a KMnO4 oldat, amelyből 14.48 cm3 szükséges 0.098 g nátrium-oxalát titrálásához?

29. Egy réztartalmú ötvözet réztartalmát határozzuk meg: 10 g ötvözetet kénsavban

feloldunk, majd az oldatot 25 cm3-re egésztjük ki. Ennek az oldatnak 10 cm3-hez feleslegben kálium-jodidot adunk, a kivált jódot nátrium-tioszulfáttal titráljuk meg. Milyen koncentrációjú mérőoldatot válasszunk, ha azt akarjuk, hogy a fogyás számértéke megegyezzen az ötvözet m/m%-ban kifejezett réztartalmával?

30. Egy kromit nevű ásvány (FeO.Cr2O3) 12 g-ját Na2O2-dal megömlesztjük így összes

króm tartalmát Cr(VI) formává alakítjuk. Az oldatot megsavanyítjuk, majd 50 cm3 0.32 M-os Fe(II)-oldatot adunk hozzá. A reakció után feleslegben visszamaradt Fe(II) oxidációjára 3.14 cm3 0.016 M-os kálium-bikromát oldat fogyott. Adja meg az ásvány Cr2O3 tartalmát m/m%-ban!

31. Egy tallium(I) tartalmú oldat 20.0 cm3-éből kálium-bikromáttal lecsapatjuk a

tallium(I) ionokat. A kiszűrt, mosott csapadékot híg kénsavban feloldjuk, a bikromát ionokat 0.15 M-os Mohr-só (vas(II)-ammónium-szulfát) oldattal titráljuk. 20.95 cm3 fogyást mértünk. Mekkora a minta tallium(I) koncentrációja mg/cm3-ben?

32. 30 cm3 hypot 300 cm3 -re higítottunk. Ennek 60 cm3-es részletéhez jodidot adtunk és

a kivált jódot 0.0813 M-os nátrium-tioszulfáttal megtitráltuk, 55.32 cm3 fogyást tapasztaltunk. Számítsa ki a hypo NaClO tartalmát g/dm3-ben.


33. Winkler féle oxigén-meghatározást végzünk, amelynek lényege a következő: lúgos közegben a vízben kötött oxigén a Mn(II) ionokat Mn(III)-ionokká oxidálja. Az oldatot megsavanyítva, és kálium-jodidot adva hozzá a Mn(III) oxidálja a jodidionokat, amely így nátrium-tioszulfáttal mérhető. 100 cm3 vízmintához 1-1 cm3 koncentrált Mn(II)-NaOH és NaI oldatot adunk, majd kb. 5 percig rázzuk a zárt edényt. Ezt követően a mintához 5 cm3 20 m/m%-os kénsavoldatot adunk. Az így kapott oldatból 16.0 cm3 -t kivéve a kivált jódot 0.006 M-os Na-tioszulfát mérőoldattal megtitráljuk. 10.8 cm3 fogyást mértünk. Mekkora a víz oxigéntartalma (mg/cm3)?

34. 3.2 g bárium(II) iont tartalmazó mintából a bárium(II) tartalmat 50.0 cm3 0.021 M-os KIO3 oldattal lecsapjuk. A csapadék mosása után a szűrlethez feleslegben KI-ot adunk, a kivált jódot Na-tioszulfáttal titráljuk. A 0.04 M-os mérőoldatból 7.5 cm3 fogy. Számítsa ki, hány m/m%-os a minta BaO-ra nézve.

35. 20 cm3 KHC2O4 oldatot 0.124 mólos KOH oldattal titrálunk fenolftalein indikátor jelenlétében. Az ekvivalenciapont 30.2 cm3 fogyásnál van. Egy másik részletet kénsavval megsavanyítunk és KMnO4-tal titráljuk. A fogyás 20.1 cm3 .Mennyi a KMnO4 koncentrációja?

36. Mekkora a moláris koncentrációja annak a KMnO4 oldatnak, amelynek 22 cm3-e oxidálja az a kálium-hidrogén-oxalát mennyiséget, amit 10.0 cm3 0.5 M-os NaOH oldat semlegesít?

37. 11.2 g hidrogén-peroxid oldatot 500 cm3-re töltöttünk fel. 50 cm3-es részletét 0.013 mólos KMnO4 oldattal titráltuk savas közegben. A fogyás 30.8 cm3. Hány m/m%-os volt a minta hidrogén-peroxidra nézve?

38. Egy tioszulfát törzsoldat koncentrációjának meghatározásához 1.05 g 98.7 %-os tisztaságú KIO3-ot mértünk be és higítottuk 500 cm3-re. A törzsoldat 50 cm3-es részletét megsavanyítottuk és KI-ot adtunk hozzá feleslegben. A tioszulfát fogyása 28.31 cm3 volt. Mekkora a törzsoldat koncentrációja?

39. Hány cm3 0.023 M KMnO4 oldat szükséges 2.1 g 75%-os tisztaságú Mohr só [vas(II)-ammónium-szulfát] vastartalmának meghatározásához?

40. 0.4130 g kálium-bikromátot feloldottunk savban, majd feleslegben KI-ot adtunk hozzá. A kivált jódra 51.3 cm3 tioszulfát mérőoldat fogyott. Mekkora a tioszulfát oldat koncentrációja?

41. 25 cm3 KH(IO3)2 oldathoz feleslegben KI-ot adtunk. A felszabaduló jód titrálására 41.4 cm3 tioszulfát szükséges. Ugyanezen oldat 15 cm3-vel 12 cm3 0.05 M-os NaOH oldat egyenértékű. Mekkora a tioszulfát mérőoldat koncentrációja?

42. Természetes ásványok arzén(III) tartalmát szeretnénk meghatározni. Az ásvány 0.25 g-ját feloldjuk, majd az arzén(III) tartalmát 38.5 cm3 0.021 M-os jódoldattal feloxidáljuk. Hány %-ban (m/m%) tartalmazta az ásvány az As2O3-ot?

43. Kálium-klorát koncentrációját határozzuk meg. A mintát vas(II) oldattal reagáltatjuk, majd a vas(II) felesleget visszatitráljuk. Hány m/m%-ban tartalmazza a minta a kálium-klorátot, ha 0.12 g mintát 50 cm3 0.1 M-os vas(II) oldattal reagáltatva, a fennmaradó vasfeleslegre 13.1 cm3 0.076 M-os cerium(IV) oldat fogyott?


44. Egy kalcium tartalmú kőzet 0.2150 g-os részletét híg sósavban feloldjuk, majd ammónium-oxalátot adunk az oldathoz, s a pH-t úgy állítjuk be, hogy a csapadék leválása kvantitatív legyen. A csapadékot szűrés, mosás után híg kénsavban feloldjuk és 0.025 M-os KMnO4 oldattal megtitráljuk. Hány m/m% kalciumot tartalmazott a kőzet, ha a mérőoldatból 29.8 cm3 fogyott?

45. Egy kén-dioxid tartalmú gázelegyet (p=1 bar, t=20°C) 100 cm3 0.1 M-os jódoldaton vezetjük keresztül. A maradék jódot 0.1 M-os tioszulfát oldattal megtitrálva, 44 cm3 fogyást mértünk. Mekkora a kén-dioxid parciális térfogata a gázelegyben?

Titrálási görbe pontjainak számítása A titrálási görbe pontjainak számításainál a titrálás során fellépő higulást nem vettük figyelembe. Igy a kapott koncentráció értékek nem felelnek meg a ténylegesen kialakuló koncentráció viszonyoknak, csak azok tendenciáját tükrözik.

Erős sav titrálása erős bázissal 100 cm3 0.1 N HCl-t titrálok 0.1 N NaOH-val 0 %-os titráltságnál [H+] = 0.1 → pH= 1 90 %-os " 10 % HCl nincs még megtitrálva, ez 0.1.0.1 =0.01 →pH=2 99 %-os " 1 % HCl nincs megtitrálva, ez a 0.1. 10-2 = 10-3 →pH=3 99.9 %-os " 0.1 % HCl nincs megtitrálva, ez a 0.1. 10-3= 10-4 →pH=4 100 %-os " erős sav és erős bázis reakciójakor tökéletesen disszociáló só keletkezik és víz →pH= 7 100.1 %-os " 0.1 % NaOH felesleg van, ez 0.1 . 10-3 = 10-4, pOH=4 pH= 14 → pOH = 10 101 %-os " 1%-os NaOH felesleg van, ez 0.1 . 10-2 = 10-3, pOH= 3 pH= 14 → pOH = 11 110 %-os " 10 %-os NaOH felesleg, ez 0.1 . 0.1 = 0.01 , pOH=2 pH= 14 → pOH = 12


Gyenge sav titrálása erős bázissal 0.1 N ecetsavat titrálok 0.1 N NaOH-dal, Kd = 1.8 . 10-5

0 %-os titráltságnál [ ] 1.0108.1cKH 5savd ⋅⋅== −+ pH = 2.87

10 %-os " 0.1 N ecetsav 90 %-a = 0.09 marad és a 0.1 N NaOH 10%-ából (0.01 n) Na-acetát keletkezik. Puffer jön létre.

[ ]

[ ] 3.8=pH →⋅⋅=

⋅=

−+

+

0.010.09101.8H

cc

KH

5

só

savsav

50 % " csav = 0.1 . 0.5 = 0.05 , csó = 0.1 . 0.5 = 0.05 puffer pH = 4.74

90 % " csav = 0.1 . 0.1 = 0.01, csó = 0.1 . 0.9 = 0.09 puffer pH = 5.7

99 % " csav = 0.1 . 0.01 = 10-3, csó = 0.1 . 0.99 = 0.099 puffer pH = 6.74 100 % " ecetsav teljes egészében Na-acetát formájában van jelen, hidrolizáló só pH-

jának számítása csó = 0.1

[ ] sód

v cKK

OH ⋅=− → pOH = 5.12 pH = 8.87

101 % " 0.1 N NaOH 1 % feleslegben van, clúg = 0.001→ pOH=3, pH = 11 100 % után a feleslegbe kerülő erős sav pH-ja a domináns, a hidrolizáló só pH-ja elhanyagolható.

Csapadékos titrálási görbe 0.1 N KCl-ot titrálok 0.1 N AgNO3-tal, L = 1.6 . 10-10. pCl -t ábrázolom a titráltsági % függvényében 0 % pCl = 1 90 % a Cl- -nak 10 %-a szabad még, [Cl-] = 0.01 , pCl= 2 99 % Cl- -nak 1 %-a szabad még, [Cl-] = 10-3, pCl= 3 100 % a Cl- teljes egészében csapadékként van jelen, [Cl-]= [Ag+] = L pCl = 4.9

101 % 1 % [Ag+] felesleg van, saját ion hatás érvényesül, [ ] [ ]+− =

AgLCl pCl = 6.8


Komplexometriás titrálási görbe 0.1 M Ca2+ -t titrálok 0.1 M-os EDTA -val (megfelelő pH-n), Kstab. = 1011 pCa -t ábrázolom a titráltsági % függvényében 0 % [Ca2+] = 10-1, pCa = 1 90 % [Ca2+] = 10-2, pCa = 2 99 % [Ca2+] = 10-3, pCa = 3 100 % [Ca2+] a komplex stabilitási állandójából számítható.

[ ][ ][ ] [ ] [ ] [ ] [ ]

stab

2222.stab K

komplexCaEDTACa EDTACa

komplexK =⇒=⇒= +++

[ Ca2+ ] = 10-6 , pCa = 6 101 % az EDTA 1 % feleslegben van, a Kstab-ra felírt kifejezésben

[EDTA] = 0.1. 0.01 , → [ Ca2+ ]=10-8 , pCa = 8

Redox titrálási görbe 0.1 N Fe(II) -t titrálunk 0.1 N Ce(IV) oldattal, Eo(Fe)= 0.77 V, Eo(Ce)= 1.44 V 100 % titráltságig a potenciált a vas határozza meg. A Nernst-Peters egyenlet ekkor a következő formára írható:

[ ][ ]

[ ][ ]+

+

+=+= 2

3

0 FeFelg

1059.077.0

redoxlg

z059.0EE

50 %-nál [Fe3+] /[Fe2+]= 0.05 / 0.05 E = 0.77 V 90 % [Fe3+] /[Fe2+]= 0.09 / 0.01 E = 0.83 V 99 % [Fe3+] /[Fe2+] = 0.099 / 0.001 E = 0.89 V

100 % 1.11V=+

=+⋅

21

022011

nn)EnE(n

E

100 % felett már a Ce-rendszer a döntő

[ ][ ]

[ ][ ]+

+

+=+= 3

4

0 CeCelg

1059.044.1

redoxlg

z059.0EE

101 % -nál [Ce4+] /[Ce3+] = 0.001 / 0.1 E = 1.32 V A titrálási görbék jobb megértéséhez ajánljuk a kapott görbék különböző paraméterek mellett elvégzett vizsgálatát, deriválását, stb. Célszerű a számításokat egy-két nagyságrenddel kisebb értékek mellett is elvégezni.


OXIDÁCIÓ FOK Az oxidáció fok megadja, hogy a kérdéses atom egy adott vegyületben hány elektront vett fel (redukció) vagy adott le (oxidáció). Néhány alapvető érték, amelyek ismerete nélkül az egyenletek nem oldhatók meg: Fluor -1 Oxigén -2 ( kivéve a peroxo kötést, ahol -1 ) Hidrogén +1 ( kivéve a sószerű hidrideket, ahol -1 ) Alkáli fémek +1 Alkáli földfémek +2 Al +3 Elemi állapotú elemek ox. foka = 0. Semleges molekulában az alkotók ox. fokának algebrai összege = 0, ionoknál a töltéssel egyenlő. Mintafeladatok Egészítse ki a következő egyenletet: KMnO4 + NaNO2 + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + NaNO3 + H2O melyik komponens oxidációfoka változik ? Mn +7 → +2 a változás = 5 ( redukció ) N +3 → +5 " = 2 ( oxidáció ) A Mn annyi elektront fog felvenni, ahányat a N lead. Vagyis a legkisebb közös többszöröst keressük. Igy az egyenlet helyes megoldása: 2 KMnO4 + 5 NaNO2 + 3 H2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 5 NaNO3 + 3 H2O Gyakorló feladatok Mennyi a nitrogén oxidációfoka a következő vegyületekben: NH3, NaNH2, N2O3, NaNO3, HNO3, N2O5, NO2, Sr(NO3)2 Határozza meg a fém komponens oxidációfokát a következő vegyületekben: [ Fe(CN)6 ], [ Cu(NH3)4 ], [ Cr(SCN)4(NH3)2 ]Cl Egészítse ki az egyenleteket az együtthatókkal: 1.) I2 + Cl2 + H2O = HIO3 + HCl

2.) I2 + SO2 + H2O = HI + H2SO4

3.) HIO3 + HI = I2 + H2O

4.) MnSO4 + (NH4)2S2O8 + H2O = HMnO4 + H2SO4 + (NH4)2SO4

5.) Na2S2O3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + HCl + H2SO4

6.) H2C2O4 + MnO2 + H2SO4 = CO2 + MnSO4 + H2O

7.) AgNO3 + AsH3 + H2O = Ag + H3AsO4 + HNO3


8.) NaIO3 + NaHSO3 + Na2CO3 = I2 + Na2SO4 + H2O + CO2

9.) Na3CrO3 + H2O2 = Na2CrO4 + H2O + NaOH

10.) Cu + H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O

11.) Cu + HNO3(cc) = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

12.) Cu +HNO3(híg) = Cu(NO3)2 + NO + H2O

13.) MnO2 + HCl = MnCl2 + Cl2 + H2O

14.) Fe + HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + H2O

15.) Cu2S + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO + S + H2O

16.) KClO3 + H2SO4 = K2SO4 + KClO4 + ClO2 + H2O

17.) KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O

18.) As2S3 + NH4OH + H2O2 = (NH4)3AsO4 + (NH4)2SO4 + H2O

19.) CuCrO4 + KI + H2SO4 = CuI + I2 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

20.) Sn + HNO3 = Sn(NO3)2 + NO2 + H2O

21.) SnO2 + S + Na2CO3 = Na2SnS3 + CO2 + SO2

22.) As2S3 + HNO3 + H2O = H3AsO4 + S + NO

23.) As2S3 + HNO3 (cc) = H3AsO4 + H2SO4 + H2O + NO2

24.) OHNO)NO(Hg)cc(HNOHg 22233 ++=+

25.) OHNO)NO(HgHNOHg 2233 ++=+

26.) 2224 IOHMnOKOHHIKMnO +++=+

27.) 22442424 IOHMnSOSOKSOHHIKMnO +++=++

28.) 224233232 CONaNOCrONaNaNOCONaOCr ++=++

29.) 22372 ClOHCrClKClHClCrOK +++=+

30.) Cr2O72- + S2- + H+ = Cr3+ + S + H2O

31.) ( )[ ] −−−− +=+++ 2223 4OHZnNOOHOHZnNO

32.) AsO33- + Sn2+ + Cl- = As + [ SnCl6 ]3- + H2O

33.) MnO4- + Cl- + H+ = Mn2+ + Cl2 + H2O

34.) CrO42- + SO32- + H+ = Cr3+ + SO42- + H2O

35.) Cr2O72- + N2H5+ + H+ = Cr3+ + N2 + H2O


36.) OHSISHIO 223 ++=+ −−

37.) OHMnOOHMnMnO 222

4 +=++ −+−

38.) OHCOMnHHOCMnO 222

2424 ++=++ ++−

39.) OHSNOBiHNOSBi 23

332 +++=++ ++−

Megoldások A koncentráció számítás 1. 14 g 26. 1.33 dm3 80g/dm3, 0.67 dm3 2 g/100cm3 2. 345 cm3 27. 2.44 cm3 3. 240 cm3 28. 15 cm3 4. 0.138 M 29. 2,7 dm3 5. 5.4 cm3 30. 45.64 g, feloldódik 6. 1.38 cm3 31. mind feloldódik 7. 15.66 cm3 32. 4-szeres 8. 0.155 M 33. 195.5 cm3, 71.9% 9. 1.7 g 34. 254.3 cm3 98%-os+1814.6 g víz 10. 120 g 35. 27.7 m/m%, 14.66 n/n% 11. 196 g 36. 25.9 m/m%, 6 n/n% 12. 0.9. m/m% 37. I. 5 n/n% 58.83 g, II. 10 n/n% 57.57 g 13. 47.8 .g 38. 3 n/n% 80.7 g, 10 n/n% 69.3 g 14. 32 cm3 39. 0.183 M 15. 0.03 M 40. 0.85 M 16. 0.1 M. 41. 252.5 cm3 17. 18.4 m/m%, 5.5 M 42. 32.9 cm3 18. 297.5 g, 3.03 M, 5.8 n/n% 43. 3037.5 cm3= 3.037 dm3

19. 28 m/m% 44. 900 cm3 20. 867.4 g 45. 2.32 mól 21. 0.87 mol EtOH, 36.3 m/m% EtOH, 46. 4.6 M 63.7 m/m% MeOH 47. 49.6 m/m% 22. 1.75 M 48. 70 m/m% 23. 0.054 M 49. 3125 cm3 24. 97 cm3 50. 288 cm3

25. 88.4 cm3


Sztöchiometria 1. 11.2 kg 15. 5.47⋅10-2M = 8.64 g/dm3 2. 63.5 cm3 16. 7.8 kg 3. a) NaCl b) Na3(AlF6) 17. 25.5 g, 223.2 cm3

c) Na2B4O7. 10 H2O 18. 799 cm3 4. 88.5 % 19. 13.56 g 5. a) 2.58 dm3 b) 40 cm3 20. 1.79 g NaCl, 4.39 g AgCl, 2.56% 6. 21.3 dm3 NaNO3 7. 33.28 g AgNO3 és 19 g K2CrO4 21. 3.57 g Cu(II)-hidroxid, 2.4 % NaOH, 8. 87.3 g 6.5% Na-szulfát 9. 27.25 g 22. 38.76 g AgCl, 5.1 % K-nitrát 10. 150 cm3 23. 23.3 g Ba-szulfát, 13.9 % HCl 11. 0.6 M HCl, 125 cm3 24. 3.33 g 12. 24.5 dm3 25. 4.95 dm3 13. n = 4 26. 4.2 dm3 14. 1093 g 27. 3 m3 hidrogén, 1.9 m3 ammónia ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28. 732.2 g 29. 6.35 g 40. 10.05 g 30. 50-50% 41. 11.83 g PbCO3, 1.7 g CO2 31. 95 % 42. Mg 32. 94.8 m/m% Ag, 5.2 % Cu 43. 21.7 % NaHCO3, 78.3 % NaCl 33. 21 g 44. 4.8 g 34. 1.04 dm3 45. 3.97 g 35. 8.2 g 46. 73.66 dm3 36. 7 mól 47. 0.93 g 37. 65.6 g 48. FeO·Fe2O3

38. 24.4 dm3 49. 8.9 dm3 39. 70.6 g 50. 30.76 g Gázok, gázelegyek törvényszerűségei 1. - 46.9 °C 2. 163.5 °C 3. M=4, helium 4. 0.664 g/dm3 5. a, 23.94 MPa (duplájára nő), b, 12.83 MPa (0.857 MPa-lal nő) 6. 23.95 g 7. 11.34 MPa 8. a, 86.67% oxigén és 13.33 % hidrogén b, 93.33 % hidrogén és 6.67 % oxigén 9. 137.35 kPa 10. kalcium 11. hexán


12. 362 cm3 13. 19.6 cm3 14. 29.03 dm3 15. 4.67 MPa 16. a, 0 °C-on 2.31 mol, 100°C-on 1.69 mol b, 25°C-on 495.5 kPa, 0 °C-on és 100°C-on egyaránt 524 kPa 17. 47.76 % oxigén, 52.24 % hidrogén, Mátl = 14.4 18. 40 n/n% és 25 m/m% a neon, 60 n/n% és 75 m/m% az argon 19. 34% NO, 66% NO2 20. a, 4.9 % a hidrogén is és az oxigén is (pparc= 5 kPa), 90.2 % nitrogén (p=92 kPa) b, 97.2 kPa 21. 64% hidrogén (64.8 kPa), 36% nitrogén (36.5 kPa), pö=101.3 kPa 22. kiindulási: 60% hidrogén, 20% oxigén, 20% nitrogén (60.6 kPa) (20.2 kPa) (20.2 kPa) keletkezik: 50-50% hidrogén-nitrogén 40% 23. 17.75 kg, 4.26 m3 24. 30.4 kPa, 98.74% 25. 78.17 kPa 26. 0.15 g , 53.3 % 27. 40.8 dm3, 15 % szén-dioxid, 6 % oxigén, 79 % nitrogén 28. 4.1 dm3, 71.8 % 29. 2.45 dm3 30. 10.55% szén-dioxid, 2.1% oxigén, 87.35% nitrogén 31. 25%-os levegőfelesleg, 25% az oxigén a levegőben 32. 66.7 % etán, 33.3 % metán 33. 80% propán, 20% propén, 22.45% oxigén 34. 10 v/v% CH4, 90 % C2H6

35. 700 cm3 36. 20 v/v% CH4, 80 v/v% C2H6, keletkezik 75% szén-dioxid, 25% oxigén 18.75 %-os oxigén felesleg, 37. 25%-a bomlott, 40 %-a marad, s= 0.3469 g/dm3 38. 10 v/v% C2H4, 20 v/v% C2H2, 70 v/v% H2, r = 0.5875

39. 26.5 mg, 30 cm3 H2(60 %); 15 cm3 CO (30 %); 5 cm3 H2S, (10 %) 40. I. 10 % CO, 60 % CO2, 30 % O2 II. 29 % CO, 67 % CO2, 4 % O2


Heterogén egyensúlyok 1. a, 7.41⋅10-7 b, 10-25 c, 2.74⋅10-9 d, 2.45⋅10-12 2. 0.64 mg 3. 6.07 . 10-12 4. 26.8 mM 5. tiszta vízben 10-5 M, Na2SO4-ban 10-9 M, BaCl2-ban 5.5.10-9 M 6. 0.16 g , ez 9.1 % 7. 2 . 10-8 M konc. mellett kezd leválni, nekünk 3.9 . 10-3 M van, tehát leválik 8. a) 2.8 . 10-13 M, b) 2.45 . 10-10 M, c) 3.2 . 10-4 M , leválik mind a háromnál 9. a sorrend Cu > Cd > Pb 10. 9.7 mg 11. 2.2⋅10-5 mg 12. 2.45⋅10-12 13. 1.83⋅10-10 14. nem, a leválás pH > 2,68 értéknél indul meg 15. pH = 12.4 16. 1.83⋅10-7 17. a, 1.2⋅10-11 , b, 3.15⋅10-34 18. pH=10.2 19. a, pH=9.27, b,pH=5.13 20. pH=3.34 21. pH=9.54 22. pH=9.63 23. Cl--hoz 0.165 M, J--hoz 183 M 24. 1.65 M 25. M83.4cha ,feloldódik )OH(Cd -OH2 > , M16.0cha ,feloldódik )OH(Al -OH3 >

26. 2.7⋅10-4 M 27. 1.74 cm3 28. 2.3⋅10-2 mg 29. a, 2⋅10-10 M b, 2⋅10-11 M c, 2⋅10-12 M 30. a, 3

NaClO3 cm 69.71Vcm 318.1

4≤≤ b, nem válik le csapadék

31. az oldhatóság a 206.8-ad részére csökken 32. nem válik le a csapadék, mert 1.85.10-5<7.7.10-5 33. klorida feloldódikakkor ,M1066.9ca ha 7

CN-−⋅>

bromida feloldódikakkor ,M103.1ca ha 5CN-

−⋅>

jodida feloldódikakkor ,M1007.1ca ha 3CN-

−⋅>

34. 1.75⋅10-29 35. 2.3⋅10-29 M


Elektrolit egyensúlyok, pH számítás 1. a) 1, b) 3 , c) 1.5, d) 13.1, e) 12.96 , f) 0.87 , g) 2 2. 1.77 . 10-2 M 3. 0.66 4. 11.5 5. 30 n/n % ( 37.4 m/m% ) KOH, 70 n/n% ( 62.6 m/m% ) NaOH 6. pH = 1.26 7. 2.5 cm3 8. pH = 0.99 9. pH = 13 10. 6.85 dm3 11. pH = 13, pH = 1.04 12. 1.497 g/dm3 13. 0.389 cm3 ≈ 0.4 cm3 14. pH = 3.05 15. pH = 2.85 , c = 6.54 g/dm3 16. pH = 11.66, ΔpH = 0.24 17. pH = 3.07, ΔpH = 0.35 18. pH = 4.84 19. a) 10.5 cm3 lúg, b) 47.6 cm3 oldat 20. a) 5.28, b) 5.37, c) 5.65 21. a) 1.7, b) 1.72, c) 9.17 22. a, 5 cm3 sósav, 282 cm3 hangyasav b, a HCl pH-ja 12.65-re változik, a hangyasavé 3.08-ra c, 55.5 cm3 lúg, a só pH-ja 8.34 23. pH= 4.3 24. pH= 3.63 25. 9.93⋅10-3 M szénsav, 6.5⋅10-5 M hidrogén-karbonát, 5.6⋅10-11 M karbonát, 6.5⋅10-5 M hidroxónium, pH= 4.18 26. 9.42⋅10-5 M 27. a) α = 0.933, b) 10.67-szeres higítás, α = 0.995 28. 1.8⋅10-15 29. pH1=12.82, pH2=10.82, α1=0.66, α2=0.989, Kb=1.28⋅10-1

30. Ks=2.41⋅10-2 , 3.37-szeres higítás

31. pH=8.87, δ=7.45⋅10-5 32. Ks=7.1⋅10-10 , δ=3.67⋅10-2

33. Ks=6.3⋅10-5 , pH= 8.1

34. Kb=5⋅10-4

35. a, pH=5.28, δ=1.05⋅10-4 b, pH=5.37, δ=1.3⋅10-4 c, pH=5.65, δ=2.47⋅10-4 36. Ks=10-7


37. 0.49 M karbonát, 9.34⋅10-3 M hidrogén-karbonát, 2.5⋅10-8 M szénsav, 9.34⋅10-3 M hidroxilion, pH=12 38. 0.1 M karbonát, 9.98⋅10-2 M hidrogén-karbonát, 1.3⋅10-5 M szénsav, 1.91⋅10-4 M hidroxilion, pH=10.28 39. a, 952 cm3 lúg, 48 cm3 só b, 712 cm3 lúg és 288 cm3 só 40. 92.3 mg 41. ΔpH = 0.144 42. 4.35 cm3 1 M HCl 43. pH= 5.04 44. pH=9.2 45. 3.69 g 46. pH=7.21 47. pH=5.04 48. 223.4 cm3 0.1 M-os NaOH és 161.7 cm3 0.1 M-os foszforsav, ez 1.38 : 1 térfogatarány 49. a) 2.82, b) 2.2 , c) 4.74 , d) 8.57 50. a) 11.17, b)11.8 , c) 9.25 , d) 5.43 Analitikai feladatok 1. 36 cm3 17. 4.83 nk° 2. 0.947 18. 8 . 10-10 g 3. 96.1 % 19. lgK`=8.4 4. 10.6 % 20. lgK`=13.6 5. 0.356 g/100cm3 21. 534 mg 6. 0.19 g/100cm3 22. 3.14% 7. 0.1 M 23. 1.25 g 8. 0.47 g/100cm3 24. 1.92 g 9. 21.57 m/m% 25. 104 mg 10. 0.255 m/m% 26. 8.8 cm3 11. 0.17% 27. 25.15% 12. 1.356 g/100cm3 28. 0.0202 M 13. meghatározható, 4.10-3 cm3 AgNO3 29. 0.635 M túltitrálással már jelez 30. 2.46% 14. C(bromid)= 0.0667 M, szelektív 31. 21.4 mg/cm3 15. 1.058 16. 1.02 32. 27.9 g/dm3 40. 0.164 M 33. 0.035 mg/cm3 41. 0.29 M 34. 2.34 % 42. 32 % 35. 0.0745 M 43. 68% 36. 0.091 M 44. 34.65% 37. 3.03% 45. 0.19 dm3 38. 0.103 M 39. 15.86 cm3


TÁBLÁZATOK

1. táblázat: A görög ABC

Nagybetű Kisbetű Megnevezés Nagybetű Kisbetű Megnevezés

Α α alfa Ν ν nű Β β béta Ξ ξ kszi Γ γ gamma Ο ο omikron Δ δ delta Π π pi Ε ε epszilon Ρ ρ rhó Ζ ζ zéta Σ σ szigma Η η éta Τ τ tau Θ θ théta Υ υ üpszilon Ι ι ióta Φ φ fi Κ κ kappa Χ χ khi Λ λ lambda Ψ ψ pszi Μ μ mű Ω ω omega

2. táblázat: Szóösszetételekben használt görög számnevek

Számnév Jelentése Számnév Jelentése

mono- egy- hepta- hét- di- kettő- (két-) okta- nyolc- tri- három- nona- kilenc- tetra- négy- deka- tíz- penta- öt- kilo- ezer- hexa- hat- mega- millió-

3. táblázat: SI prefixumok

Tíz hatványa Jele Neve Tíz hatványa Jele Neve 10-18 a atto- 1018 E exa-

10-15 f femto- 1015 P peta-

10-12 p piko- 1012 T tera-

10-9 n nano- 109 G giga-

10-6 μ mikro- 106 M mega-

10-3 m milli- 103 k kilo-

10-2 c centi- 102 h hekto-

10-1 d deci- 101 D deka-


4. táblázat: Az SI mértékegységrendszer

Fizikai mennyiség

Az alapegység neve jele

Hosszúság méter m Tömeg kilogramm kg

Idő másodperc (secundum) s

Elektromos áramerősség amper A Termodinamikai hőmérséklet kelvin K Anyagmennyiség mól mol Fényerősség kandela cd

5. táblázat: A kémiában leggyakrabban használt mennyiségek

A mennyiség Az SI - egység ajánlott megengedett neve jele alapegysége többszörösei

Anyagmennyiség n mol kmol, mmol, μmol -

Avogadro-szám NA 1/mol - - Belső energia U J MJ, kJ, mJ - Boltzmann állandó k J/K kJ/K - Disszociációfok α - - - Entalpia H J MJ, kJ, mJ - Entrópia S J/K kJ/K - Faraday állandó F C/mol - - Hidrolízisfok δ - - - Hő Q J MJ, kJ, mJ - Hőkapacitás C J/K kJ/K - Molalitás (B anyagé) mB mol/kg mmol/g -

Molaritás M mol/dm3 mmol/cm3 - Moláris gázállandó R J/(Kmol) J/(Kmol) - Moláris térfogat Vm m3/mol m3/kmol dm3/mol Moláris tömeg M kg/mol g/mol - Móltört n - - - Ozmózisnyomás π Pa - - Parciális nyomás (B anyagé gázelegyben)

pB Pa MPa, kPa, mPa, μPa

-

Relatív atomtömeg Ar - - -

Relatív molekulatömeg Mr - - -

Sűrűség ρ kg/m3 - kg/dm3, g/cm3

Tömegkoncentráció ϕB kg/m3 - -

Tömegtört (B anyagé) wB - - -


6. táblázat: A kémiai számításokhoz szükséges fizikai állandók

Neve Jele Értéke

Avogadro szám NA 6.022 . 1023 1/mol Boltzmann állandó k=R/NA 1.380 . 10-23 J/K A Celsius skála 0 pontja T0 273.16 K Elektron ill. proton töltése e 1.602 . 10-19 C Elektron tömege me 9.109 . 10-31 kg Faraday állandó F=NAe 9.648 . 104 C/mol Moláris gázállandó R 8.314 J/(Kmol) Neutron tömege mn 1.675 . 10-27 kg Planck állandó h 6.626 . 10-34 Js Proton tömege mp 1.672 . 10-27 kg Tökéletes gáz moláris térf. normál állapot standard állapot

V0=RT0/p0 2.241 . 10-2 m3/mol 2.45 . 10-2 m3/mol

7. táblázat: Egyensúlyi vízgőztenziók (kPa)

t p0 t p0 T p0 0 0.613 16 1.813 25 3.173 1 0.653 17 1.933 30 4.240 5 0.667 18 2.066 40 7.373 10 1.227 19 2.200 50 12.33 11 1.267 20 2.333 60 19.92 12 1.400 21 2.480 70 31.16 13 1.493 22 2.640 80 47.34 14 1.600 23 2.813 90 70.07 15 1.707 24 2.986 100 101.32


8. táblázat: Fémek oldódása savban és lúgban

OH- Cl- S2- −2

3SO SO42− PO4

3− CO32− SiO3

2− NO3−

K+ + + + + + + + + +

Na+ + + + + + + + + +

Ca2+ - + - - - - - - +

Mg2+ - + + - + - - - +

Al3+ +* + 0 0 + - 0 - +

Fe2+ - + - - + - - - +

Fe3+ - + - 0 + - - - +

Mn2+ - + - - + - - - +

Zn2+ +* + - - + - - - +

Ag+ 0 - - - - - - - +

Hg2+ 0 + - - + - - 0 +

Cu2+ - + - - + - - - +

Pb2+ +* - - - - - - - +

+ = oldódik, +* = komplexképződés -= nem oldódik illetve csapadékképződés 0 = nem létezik, vagy azonnal elbomlik

9. táblázat: Néhány szervetlen vegyület oldhatósága ( g/100 g víz )

Vegyület Kristályvíz 0 °C 20 °C 40 °C 60 °C 100°C

BaCl2 2 H2O 31.6 35.7 40.7 46.4 58.8 Ba(NO3)2 - 5.0 9.2 14.2 20.3 34.2 CaCl2 6 H2O 59.5 74.5 - - 159 CuSO4 5 H2O 14.3 20.7 28.5 40 75.4 FeCl3 6 H2O 74.4 91.8 - - 535.7 FeSO4 7 H2O 15.65 26.5 40.2 - - Kbr - - 65.2 - - - KCl - 27.6 34 40 45.5 56.7 KMnO4 - 2.83 6.4 12.56 22.2 - KNO3 - 13.3 31.6 63.9 110 246 K2SO4 - 7.35 11.11 14.76 18.17 24.1 MgCl2 6 H2O 52.8 54.5 57.5 61 73 NaCl - 35.7 36 36.6 37.3 39.8 NaNO3 - 73 88 104 124 180 NaOH 4 H2O 42 - 129 174 347 Na3PO4 12 H2O 1.5 11 31 55 180 Na2HPO4 12 H2O 1.67 7.7 - 82.9 102.2 Na2SO4 10 H2O 5.0 19.4 - - - NH4NO3 - 118.3 192 297 421 871 Pb(NO3)2 - 38.8 56.5 75 95 138.8 Zn(NO3)2 6 H2O 94.7 118.4 - - -


10. táblázat: Rosszul oldódó vegyületek oldhatósági szorzata

Vegyület L Vegyület L Vegyület L AgBr 1.00 . 10-12 CaSO4 6.10 . 10-5 Li2CO3 1.70 . 10-3 AgCl 1.83 . 10-10 CdCO3 5.25 . 10-12 Mg(OH)2 1.20 . 10-11 AgCN 1.00 . 10-16 Cd(OH)2 2.45 . 10-15 MgCO3 1.00 . 10-5 Ag2CO3 6.46 . 10-12 CdS 2.00 . 10-28 MgF2 6.31 . 10-9 Ag2CrO4 2.45 . 10-12 CoCO3 5.25 . 10-12 Mn(OH)2 4 . 10-14 AgI 1.50 . 10-16 CoS 2.00 . 10-25 MnS 1.40 . 10-15 Ag3PO4 1.80 . 10-18 Cr(OH)3 1.00 . 10-30 Ni(OH)2 3.20 . 10-15 AgSCN 1.10 . 10-12 CuCO3 2.34 . 10-10 PbI2 8.70 . 10-9 Ag2S 2.00 . 10-50 CuCrO4 3.63 . 10-6 PbCrO4 2.82 . 10-13 Ag2SO4 7.70 . 10-5 Cu(OH)2 6.31 . 10-19 Pb3(PO4)2 1.50 . 10-32 Al(OH)3 3.16 . 10-34 CuS 2.51 . 10-48 PbS 3.16 . 10-28 Ba(COO)2 1.00 . 10-6 CuI 1.10 . 10-12 PbSO4 2.00 . 10-8 BaCO3 4.90 . 10-9 Cu2S 2.00 . 10-47 PbCO3 7.24 . 10-14 BaCrO4 1.60 . 10-10 Fe(OH)2 9.80 . 10-15 Sb2S3 2.00 . 10-93 BaSO4 1.00 . 10-10 Fe(OH)3 1.10 . 10-36 SrCrO4 3.20 . 10-5 Bi(OH)3 2.13 . 10-16 FeS 6.31 . 10-18 SrF2 3.16 . 10-9 Bi2S3 1.00 . 10-97 HgI2 3.20 . 10-29 ZnS 2.00 . 10-24 Ca(COO)2 7.70 . 10-7 HgS 1.00 . 10-51 ZnCO3 1.66 . 10-11 CaCO3 5.55 . 10-9 KClO4 1.07 . 10-2 Zn(OH)2 1.01 . 10-15 Ca(OH)2 9.33 . 10-6 La2(C2O4)3 1.00 . 10-25


11. táblázat: Gyenge elektrolitok egyensúlyi állandói

Név Képlet pK1 pK2 pK3 pK4

SAVAK

Arzénessav H3AsO3 9.4 13.52 Arzénsav H3AsO4 2.25 6.77 11.6 Benzoesav C6H5COOH 4.2 Borkősav C2H2(OH)2(COOH)2 3.22 4.82 Borostyánkősav (C2H2)2(COOH)2 4.16 5.61 Fenol C6H5OH 9.88 Bórsav H3BO3 9.14 12.74 13.8 Citromsav H3C6H5O7 3.06 4.74 5.39 Ecetsav CH3COOH 4.75 EDTA 2.07 2.75 6.24 8.34 Foszforsav H3PO4 2.12 7.21 11.75 Foszforossav H3PO3 2.00 6.59 Fumársav C2H2(COOH)2 3.03 4.44 Hangyasav HCOOH 3.75 Hidrogén-cianid HCN 9.15 Hipoklórossav HClO 4.53 Kénessav H2SO3 1.81 6.91 Kénsav H2SO4 1.92 Krómsav H2CrO4 0.74 6.49 Oxálsav (COOH)2 1.19 4.21 Perjódsav HIO4 1.66 Salétromossav HNO2 3.31 Szénsav H2CO3 6.37 10.25

BÁZISOK

Ammónia NH3 (NH4OH) 4.74 Anilin C6H5NH2 9.37 Dietil-amin (C2H5)2NH 2.88 Kalcium-hidroxid Ca(OH)2 2.43 Kinin 6.00 14.0 Kodein 6.04 Koffein 13.4 Morfin 5.79 Nikotin 6.00 10.88 Piridin 8.74 Sztrichnin 5.74


12. táblázat: Komplexek stabilitási állandói [4,5] Magyarázat a táblázat jelöléseihez:

αst

stKK =` , ahol K`st a látszólagos stabilitási állandó

Kst a komplex stabilitási állandója α a komplex stabilitását befolyásoló tényezők hatását fejezi ki:

[ ] [ ] [ ] [ ] ...HHHH1 44

33

221

++++ β+β+β+β+=α , ahol β1, β2, β3, β4, a lépcsőzetes stabilitási

állandók szorzata: ∏===n

iKKKK1

n21211 , , βββ

A táblázatban közölt adatok csak meghatározott reakciókörülmények között (pH) érvényesek.

Ligandum Fémion lg β1 lg β2 lg β3 lg β4

CN-

H+ 9.36

Ag+ 21.1 21.8 20.7

Cu+ 24.0 28.6 30.3

Cd2+ 5.5 10.6 15.3 18.9

Pb2+ 10.3

Zn2+ 5.3 11.0 16.7 21.6

NH3

H+ 9.47

Ag+ 3.35 7.23

Ca2+ -0.2 -0.8 -1.6 -2.7

Cu2+ 4.13 7.61 10.48 12.59

Fe2+ 1.4 2.2 3.7

Hg2+ 8.80 17.50 18.5 19.4

Zn2+ 2.27 4.61 7.01 9.06


Ligandum Fémion lg β1 lg β2 lg β3 lg β4

OH-

H+ 14.0

Ag+ 2.3 3.6 4.8

Al3+ 9.3 33.3

Ca2+ 1.3

Cd2+ 4.3 7.7 10.3 12

Fe2+ 4.5

Fe3+ 11.0 21.7

Ni2+ 4.6

Pb2+ 6.2 10.3 13.3

Zn2+ 4.4 11.3 13.1 14.7

EDTA

Ag+ 7.3

Ba2+ 7.76

Ca2+ 10.7

Cd2+ 16.46

Co2+ 16.31

Co3+ 36.0

Cr3+ 23.0

Cu2+ 18.8

Fe2+ 14.33

Fe3+ 25.1

Mg2+ 8.6

Mn2+ 14.04

Pb2+ 18.0

Zn2+ 16.5

FELHASZNÁLT ÉS JAVASOLT IRODALOM 1. Villányi Attila: Ötösöm lesz kémiából. Példatár Novotrade Kiadó Kft. 1990. 2. Kémiai számítási gyakorlatok (BME jegyzet) Műegyetem Kiadó 1994. 2. Általános és analitikai kémiai példatár (KLTE jegyzet) KLTE, 1990. 3. Rózsahegyi M., Wajand J.: Kémiai feladatgyűjtemény tanárjelölteknek és tanároknak Tankönyvkiadó, Budapest, 1990. 4. Pungor Ernő: Analitikusok kézikönyve Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987. 5. Inczédy János : Komplex egyensúlyok analitikai alkalmazása Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1970

kÉmiai szÁm ÍtÁsi gyakorlatokemeltkemia.weebly.com/uploads/1/4/1/1/14119353/kmiai_szmtsi... ·...

Documents