Füüsikaline keemia Füüsikaliseks keemiaks nimetatakse teadusharu, mille uurimisobjektiks on aine ehitus ja keemiliste protsesside kulgemise üldised füüsikalised seaduspärasused. (adsorptsioon, aurustumine, sulamine, difusioon, elektrolüüs jne) Termodünaamika Termodünaamika uurib ainult makrosüsteeme, mitte üksikuid molekule või nende osi. Termodünaamika on teadus energia muundumistest. Termodünaamiline süsteem süsteem, mida saab ümbritsevast keskkonnast eraldada ja eksperimentalselt uurida. Termodünaamika ajalugu Õpetus termiliste protsesside soojusefektidest ja tööst. Klassikaline termodünaamika tekkis 19.sajandi keskel. Tänapäeval uurimisobjekt: erinevate energiavormide vastastikused üleminekud mitmesugustes füüsikaliste ja keemilistes protsessides. Süsteemid ja ümbritsev keskkond Süsteemide jaotus teda väliskeskkonnaga siduvate protsesside järgi: avatud - toimub nii energia- kui ka ainevahetus ümbritseva keskkonnaga suletud - puudub ainev
Termodünaamika seadused ja alused 1. Kas tegu on avatud, suletud või isoleeritud süsteemiga: a) kohv väga hea kvaliteediga termoses; -isoleeritud b) jahutusvedelik külmkapi jahustussüsteemis; -suletud c) pommkalorimeeter, milles põletatakse benseeni; - isoleeritud d) automootoris põlev bensiin; - suletud e) elavhõbe termomeetris; - isoleeritud f) taim – avatud 2. Kirjelda kolme viisi, kuidas saab tõsta siseenergiat avatud süsteemis! Millisega neist meetoditest saab tõsta siseenergiat suletud süsteemis? Kas mõni neist meetoditest kõlbab ka isoleeritud süsteemi energia tõstmiseks? – avatud - toimub nii energia- kui ka ainevahetus ümbritseva keskkonnaga – suletud - puudub ainevahetus ümbrusega, aga võib toimuda energiaülekanne kas töö (mehaaniline toime) või soojusena (termiline toime). – isoleeritud - puudub nii energia- kui ka ainevahetus. Väliskeskkonnaga pole ei mehhaanilist ega soojuslikku kontakti. Siseenergiat avatud süsteemis saab tõsta: �
Ideaalse lahuse tekkel ei esine soojus- ja ruumalaefekti (∆H=0; ∆V=0). Ideaalseid lahuseid ei ole olemas. Lähedased sellele on väga sarnaste omadustega ainete lahused, nt. tavaline ja raske vesi; homoloogilise rea naaberliikmete lahused (etanool&metanool). Lõpmata lahjad lahused: X1→1 X1= n1 n1 + n2 X2→0 X2= n2 n1 + n2 X1 — LLL moolimurd X2 — LLL moolide arv Lõpmata lahjades lahustes on sama- ja erinimeliste osakeste vahelised toimed erinevad, aga lahustunud aine osakesed asuvad teineteisest nii kaugel, et nende vastastiktoime puudub. Lisades lahustut, toime iseloom ja suurus ei muutu, sest lisatud vee (lahusti) molekulid lähevad teiste veemolekulide vahele; ei esine soojus- ja ruumalaefekti. LLL-d on ideaalsed lahusti suhtes. Lahustunud ainelisamisel muutub osakestevaheline toime — toimub hüdratatsioon
Töös määratakse tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H20. Sissejuhatus. Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH 3COOC2 H 5 a H 2O xCH3COOC2 H 5 CH 3COOC2 H 5 x H 2O H 2O Ka = = a CH3COOH aC2 H 2OH xCH3COOH CH3COOH xC2 H 5OH C2 H 5OH kus xi - komponendi moolimurd, i - komponendi aktiivsustegur lahuses. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'x, mis avaldatakse moolimurdude xi kaudu: xCH 3COOC2 H 5 x H 2O K x = xCH 3COOH xC2 H 2OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt: CH 3COOC2 H 5 H 2O
Lahjendatud lahuste üldiste omaduste all mõistetakse neid lahjendatud lahuste omadusi, mis sõltuvad lahustist, kuid ei sõltu lahustunud aine omadustest. Raoult'i seadus: Mittelenduva aine lahjendatud lahuse aururõhk p on võrdne lahusti aururõhuga lahuse kohal. 0X p = p1 = p 1 (1) 1 kus X1 on lahusti moolimurd lahuses. Läheme üle lahustunud aine kontsentratsioonile X2 = 1 X1 (2) Asendades esimesest võrrandist X1 teise võrrandisse, saame p10 - p = X2 (3) p10 See on Raoult'i seaduse rakenduslik kuju: aururõhu suhteline langus on võrdne lahustunud aine mooli- murruga lahuses
12E-12 alukonstandi K Kp väärtus etteantud temperatuuril T: -27.92 kJ/mol _^0 "(CO)+" _^0 "(Cl2) - " _^0 "(COCl2) " _^0=_298^0-T_298^0-(_0 +_1 +_(- _=++/^2 =(28,41+37,03-67,15)+(4,1+0,67-12,03) 10 ^(-3)+ (-0,46-2,85+9,04) 10 ^5/^2 = -1,71-7,26 10 ^(-3) +5,73 10 ^5/^2 / -7,26 10 ^(-3) )0,2463 10 ^3+5,73 10 ^50,2783 20 ^(-5) )=-, / a rõhul P kui lähteained on võetud stöhhiomeetrilises vahekorras ja produkte algsegus pole. moolimurd tasakaalus mool% = 2-1 = 1 => _=_=25,7 (1-x)/(1+x) 0.02 0.01 x/(1+x) 0.98 0.49 x/(1+x) 0.98 0.49 1.98 ^2 )/(((1-))/((1+)))=^2/(1-^2 )=25,7 26,7x^2 = 25,7%=( 100%)/( ) x = 0,98 termodünaamiliste suuruste andmebaasi. 108.97 kJ/mol _0 +_1 +_(-2) ^) =-, / )
Füüsikaline keemia Kristian Leite Materjalid/ainet andis Kalju Lott TD mõisted Termodünaamiline süsteem ruumiosa, mida iseloomustavad kindlad termodünaamilised suurused. See on eraldatud ümbritsevast piirpinnaga. Olekuparameetrid termodünaamilist süsteemi iseloomustavad suurused n. U,H,G,F. Olekuvõrrand Parameetrite omavaheline sõltuvus n. ideaalgaasi olekuvõrrand Olekufunktsioon süsteemi olekust sõltuv suurus, sellele vastandub protsessifunktsioon (vt.all). On täisdiferentisaalina Protsessifunktsioon süsteemis toimuvat protsessi iseloomustav suurus, sõltub protsessi läbiviimise viisist, tähistatakse väiketähega (töö w, soojushulk q) Homogeenne süsteem süsteem, kus omadused on kõikjal ühesugused või muutuvad ühtlaselt Heterogeenne süsteem süsteem, mille võib jaotada erinevate omadustega osadeks (faasid) Faasid süsteemi osad, mida iseloomustavad faasisiseselt ühtlased termodünaamilised s
Teine kontrolltöö. Reaktsioon 11. CO + H2O(g) = CO2 + H2 T = 1400K P = 1atm H0f, 298 S0298 C0p (J/mol*K) = f(T) Aine Intervall, K (kJ/mol) (J/mol*K) a b*103 c*10-5 CO -110,53 197,55 28,41 4,10 -0,46 298-2500 H2O -241,81 188,72 30,00 10,71 0,33 298-2500 CO2 -393,51 213,66 44,14 9,04 -8,54 298-2500 H2 0 130,52 27,28 3,26 0,5 298-3000 1
Töös määratakse tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H20. Teooria. Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH3COOC2 H 5 a H 2O xCH 3COOC2 H 5 CH3COOC2 H 5 x H 2O H 2O Ka = = aCH3COOH aC2 H 2OH xCH3COOH CH 3COOH xC2 H 5OH C2 H 5OH kus xi - komponendi moolimurd, i - komponendi aktiivsustegur lahuses. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'x, mis avaldatakse moolimurdude xi kaudu: xCH3COOC2 H 5 x H 2O K x = xCH3COOH xC2 H 2OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt: CH3COOC2 H 5 H 2O
jne). Ideaalse lahuse komponendi keemilise potentsiaali võrrandid: i i RT ln X i . i tähistab 0 0 komponendi keemilist potentsiaali puhtas olekus ( X i 0 ) antud rõhul P ja temperatuuril T. 3. Ideaalse lahuse aururõhk. Raoult’i seadus Raoult'i seadus: lahusti aururõhk on proportsionaalne tema moolimurruga lahuses: Plahusti = Ppuhasxlahusti Kui aine moolimurd Xi→1, siis peab pi (osarõhk) saama võrdseks puhta komponendi kohal oleva küllastatud auru rõhuga pi samal temperatuuril, järelikult: pi pi X i . Ideaalset lahust defineeritakse ka lahusena, 0 0 mille kõik komponendid käituvad Raoult’i seadusele vastavalt laias kontsentratsioonide, temperatuuride ja rõhkude vahemikus. Üldine auruõhk lahuse kohal p koosneb komponentide aururõhkudest:
suhtes: K= , c2 K – jaotustegur; c1 ja c2 – aine molaarsed kontsentratsioonid ühes ja teises lahustis. Gaaside lahustuvus vedelikes: gaaside lahustumisel ∆Hl < 0, ∆S < 0; temperatuuri tõstmisel gaaside lahustuvus väheneb. Henry-Daltoni seadus: gaasi lahustuvus on võrdeline tema osarõhuga lahuse kohal: xg = KH⋅pg , xg – gaasi moolimurd lahuses, pg – gaasi osarõhk, KH – Henry tegur. Setšenovi seadus: gaaside lahustuvus väheneb lahusele elektrolüüdi lisamisel. 3. Mitteelektrolüütide lahjendatud lahuste (kolligatiivsed) omadused Ideaalne lahus – puudub osakestevaheline toime, puudub soojusefekt ja ruumalaefekt; lõpmata lahja lahus – väga lahja lahus, käitub peaaegu ideaalse lahusena. • Lahuse aururõhk Daltoni seadus: lahuse üldine aururõhk võrdub komponentide aururõhkude (osarõhkude)
Kordamisküsimused analüütilises keemias 2009/2010 õppeaasta 1. Analüütilise keemia tähtsus ja rakendused. Analüütiline keemia on keemia haru, mis tegeleb proovi komponentide eraldamise, identifitseerimise ja määramisega; Traditsiooniliselt kuulub analüütilise keemia valdkonda ka keemiline tasakaal ja andmete statistiline töötlus. Jagatakse 2 põhiklassi: · Kvalitatiivne analüüs- identifitseeritakse, mis komponendid on proovis · Kvantitatiivne analüüs- määratakse komponentide kogused (kontsentratsioonid) 2. Kvantitatiivse analüüsi meetodite klassifikatsioon. · Gravimeetria - meetodid põhinevad massi mõõtmisel; · Tiitrimeetria - põhinevad ruumala mõõtmisel; · Elektroanalüütilised meetodid- põhinevad potentsiaali, voolutugevuse, takistuse, laengu mõõtmisel; · Spektroskoopilised meetodid- põhinevad analüüdi reaktsioonil elektromagnetkiirgusega; · Ülejäänud meetodid- kromatograafia komponentide eraldamine tänu interaktsioonidele faaside vahel
1. Kineetika uurimise vajalikkus, seos termodünaamikaga.
Kineetika tundmise vajalikkust võib iseloomustada järgmise protsessi näitel.
Temperatuuril 25°C ja rõhul 1 atm on süsiniku modifikatsioonide tõttu vabaenergiad
erisugused: G(grafiit)
Kordamine füüsikalise ja kolloidkeemia protokollide vastamiseks Vaja on vastata 1) 1. Soola integraalse lahustumissoojuse määramine 1. Esimene termodünaamika põhiseadus. Termodünaamika esimene seadus sätestab, et keha siseenergia (U) saab muutuda tänu soojushulgale (Q), mis saadakse väliskeskkonnast ning tööle (A), mida süsteem teeb välisjõudude vastu:U = Q - A, kus Q on soojushulk, mille keha saab väliskeskkonnalt ning A on töö, mida keha teeb välisjõudude vastu (juhul kui keha annab soojust ära, siis on Q negatiivne; kui välisjõud teevad tööd, siis on Apositiivne). Termodünaamika I seadus on üldise energia jäävuse seaduse konkreetne väljendus termiliste protsesside korral. Jäävuse seaduse järgi on süsteemi energia tema oleku üheseks funktsiooniks. Väliskeskkonnast isoleeritud süsteemi koguenergia on jääv. Mitmesuguste protsesside korral sellises süsteemis võib energia muunduda ühest liigis
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H20. Teoreetilised põhjendused, valemid. Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH3COOC2 H 5 a H 2O xCH 3COOC2 H 5 CH3COOC2 H 5 x H 2O H 2O Ka = = aCH3COOH aC2 H 2OH xCH3COOH CH 3COOH xC2 H 5OH C2 H 5OH kus xi - komponendi moolimurd, i - komponendi aktiivsustegur lahuses. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'x, mis avaldatakse moolimurdude xi kaudu: xCH3COOC2 H 5 x H 2O K x = xCH3COOH xC2 H 2OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt: CH3COOC2 H 5 H 2O
määramine Üliõpilase nimi ja eesnimi : Õpperühm: Töö teostamise Kontrollitud: Arvestatud: kuupäev: Tööülesanne Määrata tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O Teooria Sellele reaktsioonile saab tasakaalukonstandi avaldada tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: , kus xi on komponendi moolimurd ja i on komponendi aktiivsustegur lahuses. Andmete puudumisel komponentide aktiivsustegurite kohta, kasutame näilist tasakaalukonstanti K'x. Antud tööd kasutan näilist tasakaalukonstanti. See on püsiv suures kontsentratsioonide piirkonnas. Tasakaal reaktsioonile saabub aeglasest. Katalüsaatorina kasutan HCl, mille kontsentratsioon on küllalt suur, et muuta vee reaktsiooni ja mõjutada tasakaalukonstandi arvväärtust, kuid
8. Temperatuuri registreerimise alustamiseks klõpsan punasel noolel. Tulemusi jälgin tabeli ja graafiku kujul. Katseid sooritasin destilleeritud veega ja juhendaja poolt antud uuritava lahusega. Valemid Raoult'i II seadusest saame avaldise molaarmassi leidmiseks: Raoult'i seadus: Mittelenduva aine lahjendatud lahuse aururõhk p on võrdne lahusti aururõhuga lahuse kohal. Kus: lahusti moolimurd lahuses. Lähme üle lahustunud aine kontsentratsioonile: Teisendame: Asendades selle Clapeyron-Clausiuse võrrandisse ja tehes lihtsustuse , saame võrrandi: Selle teisendus: Teisendades moolimurru molaalsuseks: Siin asendame: ja Seega: Aururõhu suhteline langus on võrdne lahustunud aine moolimurruga lahuses. Lahustunud aine molaarmassi leidmiseks on vaja teada aururõhu langust. Sageli kasutatakse selle asemel
korralgi. Katse lõppedes salvestasin andmete tabeli Excelisse. Teoreetiline põhjendus ja valemid Lahjendatud lahus koosneb vedelast lahustist ja temas lahustunud mittelenduvast ainest. Lahjendatud lahuste üldiste omaduste all mõistetakse neid lahjendatud lahuse omadusi, mis sõltuvad lahustist, kuid ei sõltu lahustunud aine omadustest. Raoult'i II seadus: Mittelenduva aine lahjendatud lahuse aururõhk p on võrdne lahusti aururõhuga lahuse korral: , kus x1 on lahusti moolimurd lahuses. Lahustunud aine kontsentratsioonile üleminek: Asendades x1, saame: See on Raoult'i seaduse rakenduslik kuju: Aururõhu suhteline langus on võrdne lahustunud aine moolimurruga lahuses. Lahustunud aine molekulmassi leidmiseks on vaja teada aururõhu langust . Sageli kasutatakse selle asemel lahuse keemistäpi või külmumistäpi langust. Lahusti ja lahuse külmumistemperatuuride vahelist erinevust nimetatakse külmumistemperatuuride languseks:
sõltuvad lahustist, kuid ei sõltu lahustunud aine omadustest. Need omadused on seotud osakeste (ioonide, molekulide) arvuga lahuses ja seetõttu nimetatakse neid sageli ka kolligatiivseteks omadusteks. Raoult'i seadus: Mittelenduva aine lahjendatud lahuse aururõhk p on võrdne lahusti aururõhuga lahuse kohal. p = p1 = p10 X 1 (1) kus X1 on lahusti moolimurd lahuses Minnes üle lahustunud aine moolimurrule X2 = 1 X1 (2) ja asendades esimesest võrrandist X1 teise võrrandisse, saab p10 - p = X2 p10 (3) See on Raoult'i seaduse rakenduslik kuju: aururõhu suhteline langus on võrdne lahustunud aine moolimurruga lahuses.
lahustunud aine omadustest. Need omadused on seotud osakeste (ioonide, molekulide) arvuga lahuses ja seetõttu nimetatakse neid sageli ka kolligatiivseteks omadusteks. Raoult'i seadus: Mittelenduva aine lahjendatud lahuse aururõhk p on võrdne lahusti aururõhuga lahuse kohal. p = p1 = p10 X 1 (1) kus X1 on lahusti moolimurd lahuses Minnes üle lahustunud aine moolimurrule X2 = 1 X1 (2) ja asendades esimesest võrrandist X1 teise võrrandisse, saab p10 - p = X2 p10 (3) See on Raoult'i seaduse rakenduslik kuju: aururõhu suhteline langus on võrdne lahustunud aine moolimurruga lahuses.
Töö eesmärk Töös määratakse tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile: CH3COO Teoreetilised alused: Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav kaudu: a CH 3COOC2 H 5 a H 2O CCH 3COOC Ka a CH 3COOH aC2 H 2OH CCH 3COOH kus xi - komponendi moolimurd, γi - komponendi aktiivsustegur lahuses. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasu kaudu: xCH 3COOC K x xCH 3COOH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmise
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H20. Teoreetilised põhjendused, valemid. Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH3COOC2 H 5 a H 2O xCH3COOC2 H 5 CH3COOC2 H 5 x H 2O H 2O Ka aCH 3COOH aC2 H 2OH xCH3COOH CH3COOH xC2 H 5OH C2 H 5OH kus xi - komponendi moolimurd, i - komponendi aktiivsustegur lahuses. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'x, mis avaldatakse moolimurdude xi kaudu: xCH3COOC2 H 5 x H 2O K x xCH3COOH xC2 H 2OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt: CH3COOC2 H 5 H 2O
Töös määratakse tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H20. Sissejuhatus. Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH 3COOC2 H 5 a H 2O xCH3COOC2 H 5 CH 3COOC2 H 5 x H 2O H 2O Ka = = a CH3COOH aC2 H 2OH xCH3COOH CH3COOH xC2 H 5OH C2 H 5OH kus xi - komponendi moolimurd, i - komponendi aktiivsustegur lahuses. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'x, mis avaldatakse moolimurdude xi kaudu: xCH 3COOC2 H 5 x H 2O K x = xCH 3COOH xC2 H 2OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt: CH 3COOC2 H 5 H 2O
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H20 Sissejuhatus. Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH 3COOC2 H 5 a H 2O xCH3COOC2 H 5 CH 3COOC2 H 5 x H 2O H 2O Ka = = a CH 3COOH aC2 H 2OH xCH 3COOH CH3COOH xC2 H 5OH C2 H 5OH kus xi - komponendi moolimurd, i - komponendi aktiivsustegur lahuses. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'x, mis avaldatakse moolimurdude xi kaudu: xCH 3COOC2 H 5 x H 2O K x = xCH 3COOH xC2 H 2OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt:
Eeldan, et ruumalad on liidetavad. Leian ruumalaumurrud: Leian moolimurrud: Tabel 4. Kontsentratsiooni liik kontsentratsioon kontsentratsioon Massprotsent 76,2% 9,3% 28,8% 5,7% Molaarsus 7,38 mol/l 0,98 2,12 mol/l 0,36 Ruumalamurd 0,721 0,096 0,279 0,047 Moolimurd 0,78 0,10 0,223 0,037 Katsetulemuste K seadmesse kogus ainet peab samal ajal, kui arvutis nuppu erinevus tulemustes tulla sellest, Viga tulla ka a t
VALEMID. Selles osas on esitatud lahjendatud lahuste üldiseid füüsikalisi omadusi. Lahjendatu lahus koosneb vedelast lahustist ja temas lahustunud mittelenduvast ainest. Lahjendatud lahuste üldiste omaduste all mõistetakse neid lahjendatud lahuste omadusi, mis sõltuvad lahustist, kuid ei sõltu lahustunud aine omadustest. Raoult'i seadus: Mittelenduva aine lahjendatud lahuse aururõhk p on võrdne lahusti aururõhuga lahuse kohal. p = p1 = p10 X 1 , kus X1 on lahusti moolimurd lahuses. Läheme üle lahustunud aine kontsentratsioonile X2 = 1 X1. Asendades esimesest võrrandist X1 teise võrrandisse, saame p10 - p = X2 p10 See on Raoult'i seaduse rakenduslik kuju: aururõhu suhteline langus on võrdne lahustunud aine moolimurruga lahuses. Lahustunud aine molekulmassi leidmiseks on tarvis teada aururõhu langust . Sageli kasutatakse selle asemel lahuse keemistäpi tõusu või külmumistäpi langust. Siinkohal esitame mõned võrrandid:
KEEMIA ALUSTE EKSAM 2017 PÕHIALUSED Mõisted Mateeria – filosoofia põhimõiste: kõik, mis meid ümbritseb. Jaguneb aineks ja väljaks Aine – kõik, millel on mass ja mis võtab ruumi Mõõtmine – mõõdetava suuruse võrdlemine etaloniga (mõõtühikuga) Jõud (F) – mõju, mis muudab objekti liikumist. Newtoni teine seadus: F=m*a (mass*kiirendus). Tuum – asub aatomi keskel, koosneb prootonitest ja neutronitest Elektronpilv – ümbritseb tuuma, koosneb elektronidest Energia – keha võime teha tööd, toimida välise jõu vastu. Mõõdetakse džaulides (J). Kineetiline, potentsiaalne ja elektromagnetiline energia. Välise mõju puudumisel on süsteemi koguenergia jääv (energia jäävuse seadus). Prootonite arv tuumas on aatomi järjenumber e aatomnumber. Neutronite arv tuumas võib sama elemeni eri aatomites erineda. Prootonite ja neutronite koguarv tuumas on massiarv. Isotoobid - sama järjenumbri, kuid erineva massiarvuga aatomid Aatomi
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H20 Sissejuhatus. Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH3COOC2 H 5 a H 2O xCH 3COOC2 H 5 CH3COOC2 H 5 x H 2O H 2O Ka = = aCH3COOH aC2 H 2OH xCH3COOH CH 3COOH xC2 H 5OH C2 H 5OH kus xi - komponendi moolimurd, i - komponendi aktiivsustegur lahuses. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'x, mis avaldatakse moolimurdude xi kaudu: xCH 3COOC2 H 5 x H 2O K x = xCH 3COOH xC2 H 2OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt:
CM=naine/Vlahus naine= maine/ Maine Maine=Ar(Na)+Ar(Cl) Maine=23+35,5=58,5g/mol naine=5,577g/58,5g/mol=0,095mol CM=(0,095mol/0,25dm3)=0,38mol/dm3 Arvutame naatriumkloriidi sisaldus lahuses järgmistes kontsentratsiooni väljendusviisides: molaalsus Cm= naine/ mlahusti Cm= 1000*maine/ Maine *(Vlahus*lahus - maine) Cm=1000*5,577g/(58,5g/mol*(250cm3*1,014g/cm3-5,577g)=0,385mol/kg Arvutame naatriumkloriidi sisaldus lahuses järgmistes kontsentratsiooni väljendusviisides: moolimurd Cx= naine/ (nlahusti+naine) Cx= naine/((Vlahus*lahus- maine)/Mlahusti)+naine) Mlahus=M(H20)=18g/mol Cx=0,095mol/(((250cm3*1,014g/cm3-5,577g)/18g/mol)+ 0,095mol)= 0,095/ (0,095+13,7735)=0,006874=6,874*10-3 Arvutame naatriumkloriidi sisaldus lahuses järgmistes kontsentratsiooni väljendusviisides: normaalsus CN=eaine/Vlahus eaine=maine/Eaine Eaine= Maine CN=5,577g/(0,25dm *58,5g/ekv)=0,381ekv/dm3 3 Kokkuvõte
VALEMID Selles osas on esitatud lahjendatud lahuste üldiseid füüsikalisi omadusi. Lahjendatu lahus koosneb vedelast lahustist ja temas lahustunud mittelenduvast ainest. Lahjendatud lahuste üldiste omaduste all mõistetakse neid lahjendatud lahuste omadusi, mis sõltuvad lahustist, kuid ei sõltu lahustunud aine omadustest. Raoult'i seadus: Mittelenduva aine lahjendatud lahuse aururõhk p on võrdne lahusti aururõhuga lahuse kohal. , kus X1 on lahusti moolimurd lahuses. Läheme üle lahustunud aine kontsentratsioonile X2 = 1 X1. Asendades esimesest võrrandist X1 teise võrrandisse, saame See on Raoult'i seaduse rakenduslik kuju: aururõhu suhteline langus on võrdne lahustunud aine moolimurruga lahuses. Lahustunud aine molekulmassi leidmiseks on tarvis teada aururõhu langust . Sageli kasutatakse selle asemel lahuse keemistäpi tõusu või külmumistäpi langust. Siinkohal esitame mõned võrrandid:
2014 Töö eesmärk Töös määratakse tasakaalukonstant lahuses toimuvale reaktsioonile CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H20. Teooria Eeltoodud reaktsioonile on termodünaamiline tasakaalukonstant avaldatav tasakaalu olukorras mõõdetud produktide ja lähteainete aktiivsuste kaudu: aCH3COOC2 H 5 a H 2O xCH 3COOC2 H 5 CH3COOC2 H 5 x H 2O H 2O Ka = = aCH3COOH aC2 H 2OH xCH3COOH CH 3COOH xC2 H 5OH C2 H 5OH kus xi - komponendi moolimurd, i - komponendi aktiivsustegur lahuses. Kui puuduvad andmed komponentide aktiivsustegurite kohta, on sobiv kasutada näilist tasakaalukonstanti K'x, mis avaldatakse moolimurdude xi kaudu: xCH3COOC2 H 5 x H 2O K x = xCH3COOH xC2 H 2OH Termodünaamiline ja näiline tasakaalukonstant on omavahel seotud järgmiselt: CH3COOC2 H 5 H 2O
Füüsikaline keemia sissejuhatus ja elektrolüütide lahuste kordav konspekt Käsitletavad teemad: 1) Füüsikaline keemia sj energeetika: ekso- ja endotermilised reaktsioonid + arvutused kiirus/kineetika: temp. kons. rõhk.... katalüsaator + praktiline töö keemiline tasakaal: le chaterieri printsiip + praks 2) Elektrolüütide lahused lahustumisprotsess: lahustumise soojusefekt tugevad ja nõrgad elektrolüüdid, mitteelektrolüüdid; elektrolüütide dissotsatsioon keemilised reaktsioonid elektrolüütide lahustes(sade, gaas, nõrk elektrolüüt) + ioonvõrrandid soolade hüdrolüüs Keemilise reaktsiooni soojusefekt eksotermiline reaktsioon - energiat eraldub endotermiline reaktsioon - energiat neeldub energia mis eraldub on keemiline energia mis eraldub soojuse, valguse või elektrina Keemiline energia soojus/ valgus/ elekter
lahustunud aine mass ( g ) ∙100 C= lahuse mass( g) Molaarsus – näita lahustunud aine moolide arvu ühes kuupdetsimeetris lahuses n ( aine ) ( mol) C M= 3 V (lahus )(dm ) Molaalsus – näitab lahustunud aine moolide arvu 1 kilogrammis lahustis n ( aine ) (mol) Cm = m ( lahusti ) (kg) Moolimurd – näitab lahustunud aine moolide arvu suhet lahusti ja kõikide lahustunud ainete moolide arvu summasse n (aine 1) CX= n aine 1 + n aine2 ) +…+ n(lahusti) ( ) ( Mooliprotsent – lahustunud aine moolid/ lahusti moolid x 100% Normaalsus – lahustunud aine grammekvivalentide arvu ühes liitris lahuses n ( aine ) (g−ekv ) Cn = V ( lahus ) (l)