roztwory_zao.ppsx

CHEMIA OGÓLNA

Wojciech Solarski

KINETYKA,

STATYKA CHEMICZNA

ROZTWORY

Podręcznik:

Chemia dla inżynierów

,

KINETYKA CHEMICZNA

dział chemii zwany kinetyką zajmuje się badaniami

szybkości przebiegu reakcji chemicznych

KINETYKA CHEMICZNA

A: Fe – 2e = Fe

K: O

+ 2 H

O + 4e = 4 OH

Miarą szybkości reakcji chemicznych jest zmiana

stężenia reagentów w czasie reakcji

aS

 bP

KINETYKA CHEMICZNA

dt

dc

dt

dc

v









v

= szybkości reakcji w danej chwili (tzn. szybkość

chwilowa)

jest

równa

współczynnikowi

kierunkowemu stycznej do krzywej c = f(t) w

danym punkcie (c,t)

KINETYKA CHEMICZNA

dt

dc

dt

dc

v









Zderzenia efektywne warunkiem

zajścia reakcji chemicznej

Zderzenia efektywne warunkiem

zajścia reakcji chemicznej

KINETYKA CHEMICZNA

- stężenie reagentów - temperatura

- ciśnienie (gdy reakcja przebiega w fazie gazowej) - obecność katalizatora

- promieniowanie elektromagnetyczne

(gdy reakcja jest fotochemiczna)

- stopień rozdrobnienia faz, szybkość dyfuzji

STATYKA CHEMICZNA

W stanie równowagi chemicznej szybkości reakcji

prostej i odwrotnej są sobie równe



aA + bB

 A

B

aA + bB

 A

B

A

B

 aA + bB

aA + bB

 A

B

STATYKA CHEMICZNA

A

B

 aA + bB

W stanie równowagi chemicznej szybkości reakcji

prostej i odwrotnej są sobie równe

v

= v

v

= k

[A]

[B]

v

= k

[A

B

]

k

[A]

[B]

= k

[A

B

]





   

_K

B

A

B

A

k

k





STATYKA CHEMICZNA

prawo działania mas (Guldberga i Waagego):

W stanie równowagi chemicznej stosunek iloczynu molowych stężeń produktów reakcji (w potęgach ich współczynników stechiometrycznych) do iloczynu molowych stężeń substratów (w potęgach ich współczynników stechiometrycznych) jest wielkością stałą i charakterystyczną dla danej reakcji i temperatury (oraz ciśnienia w przypadku reakcji w fazie gazowej).







   

_K

B

A

B

A

k

k





H

+ I

 2 HI

STATYKA CHEMICZNA

N

+ 3H

 2NH

]

][

[

]

[

I

H

HI

K







  

H

N

NH

c

c

c

K







Reagenty występują

w stanie gazowym

Reagenty występują

w stanie gazowym

Reguła przekory Le Chateliera i Browna

STATYKA CHEMICZNA

Jeżeli układ będący w stanie równowagi poddamy

działaniu zewnętrznemu, tj. zmianie stężenia

reagentów, zmianie ciśnienia lub zmianie

temperatury, to w układzie tym przesuwa się

równowaga chemiczna w kierunku kompensacji

tych zmian.

ROZPUSZCZALNIK –SUBSTANCJA

ROZPUSZCZONA

ROZTWORY

WODA

moment dipolowy

 = 1,84 D,

stała dielektryczna = 82

WODA JEST DOBRYM ROZPUSZCZALNI KIEM DLA SUBSTANCJI O BUDOWIE JONOWEJ, ZE WZGLĘDU NA BUDOWĘ DIPOLOWĄ

Oddziaływanie dipoli wody na kryształ chlorku sodu HYDRATACJA SOLWATACJA

STĘŻENIA ROZTWORÓW

Stężenie procentowe (w procentach masowych) - podaje liczbę jednostek

masowych substancji zawartych w 100 jednostkach masowych roztworu.

m_s - masa substancji rozpuszczonej, [g], [kg] m_r- masa roztworu, [g], [kg]

m_rozp - masa rozpuszczalnika, [g], [kg]

Stężenie procentowe objętościowe

% 100 % 100 % rozp s s r s m m m m m C   

Stężenie molowe - określa liczbę moli substancji rozpuszczonej, zawartej w 1 dm3

roztworu.

n_s - liczba moli substancji rozpuszczonej, [mol] V_r - objętość roztworu, [dm3_]

m_s - masa substancji rozpuszczonej, [g]

M_s - masa molowa substancji rozpuszczonej, [g/mol]

]

/

[

_mol

_dm

V

M

m

V

n

C





_

Rozpadu substancji na jony (pod wpływem

rozpuszczalnika) nosi nazwę dysocjacji elektrolitycznej. Elektrolity – substancje (na ogół ciekłe) przewodzące prąd

elektryczny (wodne roztwory kwasów , zasad i soli). Nieelektrolity nie mają zdolności przewodzenia prądu

elektycznego.

DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA

A

B

 n A

+ m B

HCl







DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA

A

B

 n A

+ m B

Stosunek liczby cząsteczek rozpadających się na jony do ogólnej liczby cząsteczek wprowadzonych do roztworu

nosi nazwę stopnia dysocjacji elektrolitycznej .

DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA

A

B

 n A

+ m B





N

N

Mocne elektrolity to :

- część kwasów nieorganicznych np. HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃ i HClO₄ - wodorotlenki litowców i berylowców (z wyjątkiem Be (OH)₂ i Mg (OH)₂)

- prawie wszystkie sole rozpuszczalne (oprócz niektórych sole rtęci, kadmu i cynku)

DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA

Słabe elektrolity to :

- część kwasów nieorganicznych i karboksylowe kwasy organiczne (np. H₂S, HCN, H₂CO₃, H₂SO_3, H₃BO₃, HCOOH, CH₃COOH)

- część wodorotlenków nieorganicznych (NH₄OH oraz większość wodorotlenków metali dwu- i trójwartościowych)

DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA

Stała równowagi dysocjacji elektrolitycznej Stała dysocjacji słabych elektrolitów

HNO₂  H+ + NO 2‾‾ Mg (OH)₂  Mg2+ + 2OH ‾‾

DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA

]

[

]

[

]

[

HNO

NO

H

K

_



K

M g

O H

M g O H

[

] [

]

[

(

) ]





Dysocjacja wody

Woda jest słabym elektrolitem i dysocjuje

H

O  H

+ OH

W rzeczywistości powstają kationy hydroniowe H

O

i aniony wodorotlenowe OH

_.

H₂O  H+ + OH

DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA WODY

]

[

]

[

]

[

H

O

OH

H

K

_



W temperaturze 250 C: stężenie cząsteczek niezdysocjowanych jest stałe i wynosi [H₂O] = 55,55 mol/dm3_{. K}

H2O wynosi 1,8 10-16. 14 16 2

]

[

]

[

]

1

,

8

10

55

,

55

10

[

_

_

_

_

_





H

O

H

OH

K

L = [H

+

] [OH



] = 10

14

b

pH = - log [H+] pOH = - log [OH]

L = [H

+

] [OH



] = 10

14

b

pH + pOH = 14

pH = 7 roztwór jest obojętny pH < 7 roztwór jest kwasowy pH > 7 roztwór jest zasadowy



Skala barw wskaźnika uniwersalnego (papierki wskaźnikowe)

POMIAR pH

skala pH

OBLICZANIE pH

0,1 mol HCl  0,1 mol H+

Oblicz pH 0,1 m roztworu kwasu solnego HCl  H+ + Cl

-pH = - log [H+]

OBLICZANIE pH

0,1 mol NaOHl  0,1 mol OH -Oblicz pH 0,1 m roztworu zasady sodowej

NaOH  Na+ + OH -pH = - log [10-13]= - (-13) = 13

L = [H

] [OH

] = 10

 

10

10

10

_

_

H