Általános és szervetlen kéma Laborelőkészítő előadás I. (008. október 0.) Ionok egyed sav-bázs tulajdonsága (hdrolízse) - A hdrolízs vsszaszorítása - Hdrolzáló katont és anont tartalmazó sóoldatok kémhatása - preparátum: kalcum-hdrogén-foszfát előállítása és tsztaságvzsgálata Gázhalmazállapot: tökéletes gázok, gáztörvények - A tökéletes gázok knetkus elmélete Ionok egyed sav-bázs tulajdonsága (hdrolízse) semleges onok bázkus onok savas onok anonok erős savak anonja: gyenge savak anonja: katonok bázkus anonok hdrolízse: savas anonok dsszocácója (!) az ammónumon hdrolízse: 1
Amfprotkus anonok: hdrolízs vagy dsszocácó? prmer foszfáton: hdrolízs: dsszocácó: HPO 4 HO H3PO4 bázs OH sav HPO 4 HO HPO4 H3O sav szekunder foszfáton: hdrolízs: dsszocácó: bázs HPO4 HO HPO4 OH bázs 3 HPO4 HO PO4 H3O sav sav bázs Kb 1 10 Ka 6 10 Kb 10 1 Ka 10 8 7 13 tercer foszfáton: nem amfprotkus, csak lúgos hdrolízs lehetséges: A hdratált fémonok hdrolízse kétértékű katonok akvakomplexenek egylépcsős hdrolízse: tömör írásmóddal: háromértékű katonok akvakomplexenek kétlépcsős hdrolízse: a keletkező bázkus sók kválása gyakorlatlag teljesség tesz a hdrolízst:
A hdrolízs vsszaszorítása erős savval Az erősen hdrolzáló fémonok só csak savfelesleg jelenlétében tarthatók oldatban, amely vsszaszorítja a hdrolízst. HNO 3 : a hdrolízs vsszaszorítása sav-bázs reakcóval: HCl: a hdrolízs vsszaszorítását klorokomplex képződése s segít: a vzes hígítás a fent egyensúlyokat a hdrolízs (csapadékkválás) rányába tolja el. zes sóoldatok kémhatása (összefoglalás) anon katon semleges lúgosan hdrolzáló savasan hdrolzáló semleges semleges kémhatás ph 7 lúgos kémhatás ph > 7 savas kémhatás ph < 7 savasan hdrolzáló savas kémhatás ph < 7 anon K b és katon K a relatív nagysága dönt savas kémhatás ph < 7 3
Hdrolzáló katont és anont tartalmazó sóoldatok kémhatása ammónum-formát: ammónum-acetát: ammónum-cand: ammónum-szulfd: Ka 6 10 Kb 6 10 Ka 6 10 Kb 6 10 Ka 6 10 Kb 10 Ka 6 10 Kb 9 10 10 11 10 10 10 5 10 3 Anon NO 3 ClO 4 Cl SO 4 HSO 4 3 PO 4 HPO 4 H PO 4 CO 3 HCO 3 S HS OH Általános oldhatóság szabályok Általános szabály nden ntrát vízoldható. A legtöbb fém-perklorát vízoldható. A legtöbb fém-klord vízoldható. A legtöbb fém-szulfát vízoldható. nden fém-hdrogén-szulfát oldódk. A legtöbb tercer fém-foszfát oldhatatlan. A legtöbb szekunder fém-foszfát s, a prmer fém-foszfátok már oldódnak. A legtöbb fém-karbonát oldhatatlan, a hdrogén-karbonátok már oldódnak. A p- és d-mezőbel fémekkel csapadék, a hdrogén-szulfdok jól oldódnak. A p- és d-mezőbel fémek hdroxdja csapadékok. Jegyzet 170. oldal Kvételt képző onok K Ag Pb NH 4 Pb Ba Alkálfémonok, Alkálfémonok, Alkálfémonok, Hg Sr s-mező katonja, NH 4 NH 4 NH 4 Ca NH 4 Alkálfémonok, NR 4 Ca Sr Ba 4
A kalcum-hdrogén-foszfát előállítása főreakcó: zavaró mellékreakcóban (hdrolízs): a mellékreakcó vsszaszorítása foszforsavval: túlsavanyítás veszélye: A kalcum-hdrogén-foszfát tsztaságvzsgálata vzsgálat klordonokra a főtermék vzes rázadékában (HNO 3 közeg): vzsgálat tercer kalcum-foszfátra khevítés után ezüst-ntráttal: szennyezés: a főtermék hőbomlása: 5
Gázhalmazállapot: tökéletes gázok, gáztörvények I. Tökéletes gáz: Állapotjelzők: Nyomás (p, Pa), térfogat (, m 3 ), hőmérséklet (T, K), anyagmennység (n, mol) Gáztörvények: Az állapotjelzők kapcsolatát és a gáz állapotváltozását írják le. Boyle-arotte törvény (166) zoterm állapotváltozásra (T 1 T ) Állandó hőmérsékleten egy adott mennységű gáz térfogata fordítottan arányos a nyomásával: p T > T 1 Gáztörvények II. Charles (1787) / Gay-Lussac törvény: zobár állapotváltozásra (p 1 p ) Állandó nyomáson egy adott mennységű gáz térfogata lneársan nő a hőmérsékletével: T p > p 1 Termodnamka hőmérséklet skála o (Lord Kelvn): T / K T / C 73,15-73,15 C Gay-Lussac II. törvénye: zochor állapotváltozásra ( 1 ) Állandó térfogaton egy adott mennységű gáz nyomása lneársan nő a hőmérsékletével: 6
Avogadro tétele (1811) Gáztörvények III. Azonos nyomású és hőmérsékletű gázok azonos térfogata azonos számú (anyagmennységű) molekulát tartalmaznak. N n 3 1 N N n N 6, 0 10 mol A A Egyesített gáztörvény n mol deáls gázra: p nrt J R 8, 314 mol K 1 mol deáls gázra: p RT m olárs térfogat m n RT normál állapotban (0 C, 10 5 Pa): p 3 dm m, 41 mol standard állapotban (5 C, 10 5 Pa): 4 45 m, 3 dm mol Gáz sűrűsége Gázok relatív sűrűsége: ρ m ρ ρ m p RT 1 1 ρ 1/ molárs tömeg meghatározása a relatív gőzsűrűség mérésével (régen) A modell alapfeltevése: A tökéletes gázok knetkus elmélete - A nagyszámú, független gázmolekula tökéletesen rugalmasan ütközk egymással és az edény falával. Az ütközések között egyenes vonalú, haladó mozgást végeznek, kterjedésükhöz (10 9 m) képest nagy távolságokon át (közepes szabad úthossz). - A gázmolekulák átlagos sebessége, v (pontosabban v ) és knetkus energája csak a hőmérséklettől függ: v E k (1 mol gázra) Az elméletből levezethető eredmény: Tapasztalat törvény: A gázmolekulák négyzetes középsebessége: Graham-törvény: v 1 v Izotópok gázdffúzós szétválasztása 1 7
Gázok dffúzója Dffúzó: egy edényben, ahol kezdetben térben nhomogén koncentrácóeloszlás van, a molekulák állandó mozgásának hatására spontán anyagáramlás alakul k a koncentrácók térbel kegyenlítésére. koncentrácógradens anyagáramlás Az anyagfluxus, az dőegység alatt egységny felületen átáramlott anyagmennység a koncentrácógradenssel arányos és ellentétes rányú: Fck I. törvénye: A dffúzós együttható tökéletes gázra: λ v D 3 Graham dffúzós törvénye (183) Azonos hőmérsékleten és nyomáson a tökéletes gázok dffúzósebessége fordítottan arányos molárs tömegük négyzetgyökével: v 1 v 1 Demonstrácós kísérlet: ammóna és hdrogén-klord dffúzósebessége NH 3 vatta HCl vatta 8
Gázok effúzója Effúzó: gáz átáramlása egy nagyobb nyomású térrészből egy ksebb nyomású térrészbe (vákuumba) szűk résen vagy porózus rétegen keresztül. Az A 0 területű lyukon dőegység alatt klépő molekulák száma: pa 0 (πmkt) 1/ Graham törvénye az effúzóra s érvényes és alapja zotópok gázfázsú elválasztásának, pl. Urándúsítás: természetes ércben 99,3% 38 U és 0,7% 35 U zotópok uránszurokérc: UO (s) redoxreakcók sorozata UF 6 (g) A gázmolekulák sebességeloszlása E k, knetkus energa gyakorsága T hőmérsékleten: (axwell-boltzmann eloszlás) N N e E k, / RT E k, j / RT e j Legvalószínűbb sebesség: v 3RT Átlagsebesség: v 8RT π 9
Gázelegyek G számú tökéletes gázból álló elegy össz-anyagmennysége: n1 n... ng n n n az egyes gázok móltörtje: x x1 x... xg x 1 n az egyes gázok parcáls nyomása: a gázelegy össznyomása: az össznyomás a parcáls nyomások összege (Dalton-törvény) p RT n gázelegy átlagos molárs tömege: RT n x x x 1 1... RT n p G x gázelegyek esetén a térfogattört (/%) és a móltört (n/n%) azonos számértékűek 10