O2 0 205,04 31,46 3,39 -3,77 298-3000 NO 91,26 210,64 29,58 3,85 -0,59 298-2500 1. Arvutan Gibbsi energia muudu standardtemperatuuril G0298 = H0298 + T S0298 Selleks arvutan reaktsiooni tekke-entalpia standardtemperatuuril: H0298 =2 Hf (NO) - Hf (N2) Hf (O2) = 291,26 0- 0 = 182,52 kJ/mol = 182520 J/mol ning entroopia muudu: S0298 =2 S0 (NO) - S0 (N2) S0 (O2) = 2210,64 205,04- 191,5 = 24,74 J/mol K Saame Gibbsi energia muudu: G0298 = 182520 J/mol 298 K 24,74 J/mol K = 175147,48 J/mol 2. Arvutame tasakaalukonstandi G0298 = - RT ln Kp R= 8,314 J/molK Kp = e - = e - (175147,48/(8,314 (J/molK) 298K) = e - 70,69 = 1,99 10 -31 3. Arvutan Gibbsi energia muudu väärtuse 3000 K juures lähtudes Tjomkin-Swartzmanni
Kordamisküsimused aines "Keskkonnakeemia" 1. SI-süsteemi põhiühikud. Pikkus-m; mass-kg; aeg- s; voolutugevus- A; Temperatuur- K; valgustugevus- kandela (cd); ainehulk- mol. 2. Mida näitab ainehulk? Ainehulk on füüsikaline suurus, mis näitab aineosakeste arvu ühes massiühikus. 3. Mis on ainehulga ühik? Ainehulga ühik- 1 mol; 1 mmol; 1 kmol. 4. Millega tegeleb keskkonnakeemia? Keskkonnakeemia on teadusharu, mis uurib looduses toimuvaid keemilisi ja biokeemilisi nähtusi. Keskkonnakeemia kui interdistsiplinaarne teadusharu on tihedalt seotud atmosfääri-, hüdro- ja mullakeemiaga. 5. Mis on aineringe. Kirjeldage fosforiringe või lämmastikuringe (tehke joonis). Aineringe on ökosüsteemis toimuv keemiliste elementide tsükiline liikumine läbi lagundamis- ja
leb viimane elektron. Perioodi piirides muutub elementide iselom Molekulmass on arv, mis näitab mitu korda on aine molekulmass Arvuline väärtus sõltub valitud ühikust ja väljendatuna 1 mol metall mittemetall. Rühmas, kus elektron kihtide arvu suurend- suurem 1/12 12/6C aatommassist ja on võrdne teda moodustavate gaasi kohta normaal temperatuuril on näiteks 0,082 liitrit amisel kasvab aatomi raadius, nõrgeneb tuuma ja
leidumise järgi looduses ning arvutatud isotoopide keskmine aatommass. Paljudel juhtudel ühinevad keemiliste elementide aatomid molekulideks. Näiteks esineb vesinik (H) põhiliselt kaheaatomilise molekulina (H2), samuti hapnik (O2) ja lämmastik (N2). Indeks kaks näitab, mitu elemendi aatomit on molekulis. Seega tähistab keemiline valem H2SO4 väävelhappe molekuli, mis koosneb kahest vesiniku-, ühest väävli-ja neljast hapnikuaatomist. Mool (n, mol) on aine hulk, mis sisaldab 6,02 .*1023 ühe ja sama aine ühesugust osakest (molekuli, aatomit, iooni, elektroni vm). Seega saab moolides väljendada kõike, mida saab loendada ja mida on arvuliselt tohutult palju. Molaarmass on ühe mooli aine mass grammides, dimensiooniks on g/mol. Moolide arvu leidmine tahkes, vedelas või gaasilises olekus puhtale ainele kus m on puhta aine mass; M puhta aine molaarmass. Moolide arvu leidmine gaasilises olekus puhtale ainele mahu kaudu
kJ) jt org. ainete oksüdatsioonil. Sahhariidid esmane ja kõige kiiremini kasutatav energiaallikas organismis. ATP e adenosiintrifosfaat - universaalne energia talletaja ja ülekandja, mis osaleb kõigi rakkude metabolismis. ATP molekul koosneb: 1. lämmastikalusest adeniin (A), 2. riboosist ja 3. kolmest fosfaatrühmast (2 fosfaatrühma -> ADP). ATP moodustub glükolüüsi, käärimise, hingamise ja fotosünteesi käigus (ADP + P -> ATP + 30 kJ/mol energiat). Rakkudes kasutatavad makroergilised ühendid: Valkude sünteesil GTP (guanosiinfosfaat). RNA sünteesil ja DNA kahekordistumisel ATP, GTP, CTP, UTP. Enamikus organismide talletatakse glükoosivarud polüsahhariididena tärklis/glükogeen. Täiendav energia saadakse polüsahhariidide lõhustamisel monomeerideks (ensüümide abil).Taimedes: tärklis -> glükoos. Loomades: glükogeen -> glükoos -> glükoosi oksüdatsioon -> vabaneb energia, salvestatakse ATP molekulidesse
KT nr 5 mõisted. Polümeerid. Sahhariidid. Valgud Polümeer – on ained, mille molekulid koosnevad kovalentse sidemeega seotud korduvatest struktuuriühikutest. Elementaarlüli – polümeeri molekulis korduv struktuuriühik Polümerisatsiooniaste - elementaarlülide arv polümeeri ahelas Liitumispolümerisatsioon – toimub kordsete sidemete arvel (mol liituvad) Polükondensatsioon – selle käigus eraldub mingi madalmolekulaarne aine (tav H20 ) Plastmass – polümeeri ja vajalike lisandite segu Kopolümeer – erinevte lülide kordumine Homopolümeer – samade lülide kordumine Polüester – hüdroksühapetest või dihappest ja dioolist kondensastiooni teel moodustunud polümeer Polüamiid – aminohapetest või dihapetest ja diamiinist kondesatsiooni teel moodustunud polümeer Monosahhariid – polühüdroksükarbonüülühend
134 1 18. Arvutusülesanded Aine hulk väljendab osakeste arvu. Aine hulga ühik on mool. Üks mool = 6,02 • 1023 osakest. molaar- n— osakeste mass mass ruumala molaarruumala ainehulk tihedus arv 3 g/mol dm = I dm3/mol mol g/cm g kg kg/kmol m3/kmol kmol kg/m IV n Molaarmass on ühe mooli aine mass. Molaarmassi arvutamiseks tuleb liita kokku aatommassid, arvestades indekseid. Näide = 24 • 3 + 31 • 2 + 16 • 8 = 262 g/mol Gaaside molaarruumala (ühe mooli mis tahes gaasi ruumala normaaltingimustel) 22,4 dm3/mol Normaaltingimused (nt
MOOLARVUTUS n aine hulk moolides 1 moolis aines on Avogadro arv osakest ( aatomit, molekuli,....) m mass grammides M molaarmass grammides mooli kohta ( g/mol) Molaarmass on ühe mooli aine mass ja arvuliselt võrdne molekulmassiga V ruumala kuupdetsimeetrites (liitrites) Vm Molaarruumala 1 mooli suvalise gaasi ruumala normaaltingimustel on 22,4 dm3 Vm = 22,4 dm3/mol Normaaltingimused Temperatuur 00C so 273 Kelvinit ja rõhk 101325 paskaali = 760 mm Hg sammast = 1 atm N osakeste arv NA Avogadro arv so osakeste arv 1 moolis aines NA =6,02*1023 1/mol Z elektrolüüsi elementaaraktist osalevate elektronide arv , katoodil =ioonilaeng F Farady arv - 1 molelektronide kogulaengu absoluutväärtusF = 96500 C/mol C = kulon = amper*sekund R universaalne gaasikonstant R=8,31 J/mol*K = p0Vm/T0 =0,082 atm*dm3/mol*K
Moolarvutus n aine hulk moolides 1 moolis aines on Avogadro arv osakest ( aatomit, molekuli,....) m mass grammides M molaarmass grammides mooli kohta ( g/mol) Molaarmass on ühe mooli aine mass ja arvuliselt võrdne molekulmassiga V ruumala kuupdetsimeetrites (liitrites) Vm Molaarruumala 1 mooli suvalise gaasi ruumala normaaltingimustel on 22,4 dm3 Vm = 22,4 dm3/mol Normaaltingimused Temperatuur 00C so 273 Kelvinit ja rõhk 101325 paskaali = 760 mm Hg sammast = 1 atm N osakeste arv NA Avogadro arv so osakeste arv 1 moolis aines NA =6,02*1023 1/mol Z elektrolüüsi elementaaraktist osalevate elektronide arv , katoodil =ioonilaeng F Farady arv - 1 molelektronide kogulaengu absoluutväärtusF = 96500 C/mol C = kulon = amper*sekund R universaalne gaasikonstant R=8,31 J/mol*K = p0Vm/T0 =0,082 atm*dm3/mol*K
Kodutöö 1 Põhjavee andmete analüüs: Vihula mõis 1. Milline on proovi leelisus ühikutes mmol/l? HCO3- = 230 mg/l M(HCO3) = 1 + 12 + 3*16 = 61 g/mol 230 mg/l : 61 g/mol = 230 mg/l : 0,061 mg/mol = 3770 mol/l = 3,77 mmol/l Proovi leelisus: 3,77 mmol/l 2. Kas uuritava proovi ammoonium-, nitraat- ja nitritioonide kontsentratsioon vastab joogiveele esitatavatele nõuetele? Kui suur on proovi üldlämmastiku sisaldus? Kontsentratsioon Lubatud (mg/l) Vastavus (mg/l) Ammooniumioonid 0,2475 0,50 Jah Nitraatioonid 0,04 50 jah
Põhjavee andmete analüüs 1. Milline on proovi leelisus ühikutes mmol/l? HCO3- = 230 mg/l M(HCO3) = 1 + 12 + 3*16 = 61 g/mol 230 mg/l : 61 g/mol = 230 mg/l : 0,061 mg/mol = 3770 mol/l = 3,77 mmol/l Proovi leelisus: 3,77 mmol/l 2. Kas uuritava proovi ammoonium-, nitraat- ja nitritioonide kontsentratsioon vastab joogiveele esitatavatele nõuetele? Kui suur on proovi üldlämmastiku sisaldus? Kontsentratsioon Lubatud (mg/l) Vastavus (mg/l) Ammooniumioonid 0,2475 0,50 Jah Nitraatioonid 0,04 50 jah
Kontrolltöö II Üldloodusteadus 1. Üks mikroliiter on 109 m3, 100 mm3, 1021 Å3 2. Kui suur on 18*1017 molekuli sisaldava metanooli tilga mass? N(CH3OH)= 18*1017 M(CH3OH)=12*1+1*4+16*1= 32g/mol NA=6,02*1023 mol-1 m 18 *1017 * 32 g / mol n= m(CH 3OH ) = = 9,6 * 10 -5 g M 6,02 * 10 23 mol -1 N n= NA m N Vastus: Metanooli tilga mass on 9,6*10-5 grammi = M NA N *M m= NA Mitu liitrit on normaaltingimustel 6x1022 molekuli gaasilist lämmastikku? N(N2)=6*1022 NA=6,02*1023 mol-1
Andmed: g 3 mõhk =ρ ° õhk [ ]∙V 0 [dm ] V0=0,293dm3 dm 3 g M õhk [ ] mol ρ ° õhk = Mõhk=29,0 g/mol dm 3 22,4 [ ] mol 29,0 g/mol 3 ρ ° õhk = 3 =1,29 g /dm 22,4 dm /mol
Leida tuli ka gaasilise aine molaarmassi, kasutades kolme erinevat meetodit, nendeks olid molaarmassi leidmine kasutades gaasi suhtelise tiheduse võrrandit, moolide arvu ja Clapeyroni võrrandit. Sissejuhatus Gaasi suhteline tihedus: m1 M 1 D= = m2 M 2 Gaasi absoluutne tihedus: g mol dm3 /¿ ¿ Vm¿ (¿¿ mol) M gaas ¿ ρ0=¿ Mass: m=ρ0 ∙V 0 Moolide arv: 0 3 V (dm ) n= dm 3 V m( ) mol mol g /¿ ¿ M¿ m( g)
m2 (kolb + kork + CO2 kolvis) = 144,14g V (kolvi maht) = 0,306dm³ T(temperatuur katse ajal) = 293 K P(õhurõhk katse ajal) = 99,7 kPa CO2 saamine: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 ↑ + H2O 5. Katseandmete töötlus Leian gaasi mahu kolvis normaaltingimustel: V0 =( P x V x T0)/( P0 x T) V0 = (99,7 kPa x 0,306 dm³ x 273,15 K) / (101,325 kPa x 293,15 K) = 0,281 dm³ Leian kolvis oleva õhu massi, kasutades õhu tihedust: mõhk = ρõhk *V0 ρõhk= Mõhk/22,4 ρõhk=28,96g/mol / 22,4 dm³/mol = 1,293 g/dm³ mõhk = 1,293 g/dm³ x 0,281 dm³ = 0.363g Leian kolvi ja korgi massi: m3 = m1 - mõhk m3 = 143,95g -0,363g = 143,587g Leian CO2 massi: m( CO2) = m2 - m3 m( CO2) = 144,14g- 143,587g= 0,553g Leian CO2 suhtelise tiheduse õhu suhtes: Dõhk = m( CO2)/ mõhk Dõhk = 0,553g/0,367g = 1,507 Leian CO2 molaarmassi: Dõhk= M( CO2) x Mõhk M( CO2) = Dõhk x Mõhk M( CO2) = 1,507 x 28,96g/mol = 43,637 g/mol Leian CO2 molaarmassi Mendelejev–Clapeyroni võrrandi abil:
õhurõhk (P): 101 325 Pa (1,0 atm; 760 mm Hg Gaasi mahu arvutamine standardtingimustel: temperatuur:(t°): 273,15 K (0°C) õhurõhk (P): 100 000 Pa (0,987 atm; 750 mm Hg) Avogadro seadus. Kõikide gaaside võrdsed ruumalad sisaldavad ühesugusel temperatuuril ja rõhul võrdse arvu molekule või aatomeid (väärisgaasid). Kui normaaltingimustel on 1,0 mooli gaasi maht ehk molaarruumala Vm= 22,4 dm3/mol, siis standardtingimustel 101 325 Vm= 22,4·---------- = 22,7 dm3/mol 100 000 Kasutatud arvutusvalemeid: Clapeyroni võrrand: Ühe mooli gaasilise aine korral PVm R= -------- , kus R-universaalne gaasikonstant T mRT mRT n mooli gaasi kohta kehtib seos PV°= ------ ehk M= -------- M PV° PVT° Õhu maht V°= ------ , kus V°-gaasi maht normaal-või standardtingimustel
3. Kirjuta alla teadaolev moolide arv. 4. Kuna BaCl2 on antud kaks asja (protsent kui ka mass), siis saab sellest alustada. Seega arvuta BaCl2 uus mass. 5. Leia BaCl2 uus moolide arv. Selle jaoks on sul vaja ka BaCl2 molaarmassi ehk suurt M-i. 6. Kirjuta BaCl2 moolid BaCl2 alla ja leia risttehtega Na2SO4 moolide arv. 7. Leia Na2SO4 mass. Selleks on sul vaja ka H2SO4 molaarmassi. 8. Leia Na2SO4 2% mass. mg? P=2% 30g P=5% 1. Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4 1 mol 1 mol n=0.007mol 0.007 mol 4. m(BaCl2)= m(teadaolev) x P / 100 = 30 x 5 / 100 = 1.5 g. 5. n(BaCl2)= m/M= 1.5 / 208 = 0.007 mol. M(BaCl2)= 137+35.5 x 2 = 208 g/mol 7. m(Na2SO4)= n x M = 0.007 x 142 = 0.994g M(Na2SO4)=23 x 2 + 32 + 16 x 4 = 142 g/mol 8. m(Na2SO4)=m(mille just leidsime 7. punktis) x 100 / P = 0.994 x 100 / 2 = 49.7 Näide 2: Mitu milliliitrit 14% naatriumkloriidi (roo=1.19 g/cm3) reageerib 4.8 grammi AgNO3-ga? 1. Kirjutad välja võrrandi. 2. Kirjuta valemite peale teadaolevad andmed. 3
1) Arvutan gaasi mahu kolvis normaaltingimustel kasutades valemit: P× V × T 0 V 0= P0 × T 100900 Pa× 0,322 dm3 ×273 K V 0 ;CO = =278,5 ml 2 101325 Pa ×295 K 2) Teades õhu keskmist molaarmassi, leian õhu tiheduse normaaltingimustel ning selle kaudu õhu massi kolvis. Kasutan valemit: M gaas ρ °= 22,4 g 29,0 ° mol g ρ= 3 =1,29 dm dm 3 22,4 mol m=ρ ×V mg mõhk =1,29 3 × 278,5 cm3 =359,27 mg cm 3) Arvutan kolvi ja korgi massi ning selle järgi CO 2 massi: m3=m1−mõhk =145,24 g−0,35927 g=144,88 g mCO =m2 −m3=145,41 g−144,88 g=0,53 g 2 4) Leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest arvutan süsinikdioksiidi suhteline
m 4. Leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest CO2 ja mõhk arvutada süsinikdioksiidi suhteline tihedus (D) õhu suhtes ning selle kaudu süsinikdioksiidi molaarmass M(CO2). mCO2 D= mõhk 0,583 g D= = 1,5 0,383 g M gaas = D 29,0 g M gaas = 1,5 29,0 = 43,5 mol 5. Leida süsinikdioksiidi molaarmass M(CO2) MendelejevClapeyroni võrrandi abil. mCO2 mCO2 R T PV = RT M ( CO2 ) = M ( CO2 ) P V Pa dm 3 R = 8314,4 mol K Pa dm 3 0,583g 8314,4 294 K g
teel. Pärast lahuse seismist tiitrisin kolvi sisu (otse kolbi) 0,5n NaOH lahusega ff juuresolekul. Katseandmed 5 ml 3n HCl + 4 ml etüületanaati + 1 ml etaanhapet (segu 6) Katseandmete töötlus HCl-ga sisse viidud vee hulga leidmine: 1)Tiitrimiseks kulunud NaOH moolide hulga leidmine (Antud juhul NaOH normaalne kontsentratsioon loetud võrdseks molaarse kontsentratsiooniga CN(NaOH)=CM(NaOH) n NaOH C N NaOH= V lahus mol n NaOH=C N NaOH∗V lahus=0,5060 ∗0,0315 l=¿ l 0,0159 mol 2) HCl massi leidmine HCl lahuse tiitrimiseks kulunud NaOH moolide hulk võetud võrdseks lahuses leidunud HCl g M HCl =36,5 moolide hulgaga nNaOH=nHCl ja HCl molaarmass mol
kl 1. Oblikhape ehk dietaanhape on kaheprootoline orgaanilne hape, mis moodustab tahke kristalli hüdraadi H2C2O4*2H2O.Arvutage vee moolide arv 6,3 g kristallhüdraadis. Mitu grammi kristallhüdraati on vaja võtta, et valmistada 100 g 12%-list oblikhappe lahust? Lahendus: M( H2C2O4*2H2O)= 90+36=126 g7mol n= m/M , et saada vee moolide arv tuleb 6,3 / 36= 0,175 mooli on vett mg? 100*12% H2C2O4*2H2O= (COOH)2 + H2O m = 12g * 126 g/mol / 90 g/mol= 16,8 g 126 g/mol 90 g/mol Vastus: 6,38 g kristallhüdraadist on 0,175 mooli vett, kristallhüdraati on vaja võtta 16,8 g 2. Mitu mooli naatriumi ioone sisaldub 48,3 g glaubrisoolas (naatriumsulfaatvesi 1/10)? Lahendus: M( Na2SO4* 10H2O)= 322 g/mol n( Na2SO4* 10H2O)= 48,3 g MNa= 2*23 g/mol= 46 g/mol n= m/M= 48,3/ 322= 0,15 mol kui naatriumi on selles aines 46 g/mol, siis järelikult on ilma naatriumita soola 322 g/mol- 46 g/mol= 276 g/mol
V NaOH C V NaOH =10,85 cm3 =0,1085 dm 3 CM = M NaOH HCl V HCl V HCl =10 cm3=0,01 dm 3 3 mol mol 0,1085 dm 0,1004 CM =0,1004 dm 3 mol dm 3 CM = =0,1089
Ja lahustunud aine massi leidmiseks saab tuletada seose C m ∗C maine=V lahus∗p lahus= = lahus 100 100 2. Molaarne kontsentratsioon (CM) Molaarne kontsentratsioon näitab lahustund aine moolide arvu ühes kuupdetsimeetris (ühes liitris) lahuses 0 maine( g) V gaas (dm 3) n aine(mol) naine= naine = C M= g dm 3 V lahus( dm 3) M aine( ) V m( ) mol mol Ja lahustunud aine massi saab leida Maine=Vlahus* CM*Maine 3. Molaalsus (Cm) Molaalsus näitab lahustunud aine moolide arvu 1 kg lahustis n aine(mol) C m= mol/kg
ühe tilga leelise lisamisel punaseks. Loen büretis oleva leelise nivoo asukoha 0,05 cm3 täpsusega. Kordan katset kuni tiitrimiseks kulunud leelise lahuse mahtude vahe ei ületa 0,1 cm3. Katse tulemused: 1) katse 11,5 cm3 (üle tiitritud) 2) katse 11,1 cm3 3) katse 11,0 cm3 Aritmeetiline keskmine (11,1 cm3 + 11,0 cm3) / 2 = 11,05 cm3 Katse arvutus: Arvutan tiitrimiseks kulunud NaOH lahuse mahu järgi HCl lahuse molaarse kontsentratsiooni valemiga: CM, HCL = (VNaOH * CM, NaOH) / (VHCL) = [mol/dm3] kus VNaOH on NaOH lahuse maht [dm3] (NB! büretilt loetakse näit cm3-tes); CM,NaOH NaOH lahuse täpne kontsentratsioon [mol/dm3]; VHCl HCl lahuse täpne maht [dm3] (pipeti maht). Seega: CM, HCL = (11,05 cm3 * 0,1002 mol) / (10 cm3) =0,1107 mol/cm3 Vastus: HCl lahuse molaarne kontsentratsioon on 0,1107 mol/cm3 Töö käik B: Kontroll-lahuse kontsentratsiooni määramine tiitrimisega: Kontrolllahuse tiitrimiseks
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. G0298 = H0298 - 298S0298 H0298 = Hf(H2) + Hf(CO2) - Hf(H2O) - Hf(CO) = -393,51 + 241,81 + 110,53 = -41,17 kJ/mol = -41170 J/mol
Lugeda büretis oleva leelise nivoo asukoht 0.005cm3 täpsusega. Korrata katset kuni tiitrimiseks kulunud NaOH lahuse mahtude vahe ei ületa 0.1cm3. Saadud tulemustest leida aritmeetiline keskmine.Kontrolllahuse tiitrimiseks pipeerida 10cm3 kontrolllahust kolbi, lisada 2-4 tilka indikaatorid metüülpunane. Tiitrida HCl lahusega kuni kolvis olev kollane lahus muutub punaseks. Korrata katsed kolm korda. 5.Katse andmed: A) Cm, NaOH=0.1002 mol/dm3 VHCl=10cm3=0.1 dm3 VNaOH=10.7cm3=0.107 dm3 B) CM, HCl=0.1072 mol/dm3 VNaOH=10 cm3=0.1dm3 VHCl=6.97 cm3=0.0697 dm3 C) M(NaOH)=40 g/mol D) tegelik CM, NaOH= 0.0737 mol/dm3 6. Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs: a) CM, HCl = VNaOH CM, NaOH / VHCl= 0.107 dm3 * 0.1002 mol/dm3/0.1 dm3= 0.1072 mol/dm3 b) CM, NaOH = VHCl CM, HCl/ VNaOH = 0.0697 dm3 * 0.1072 mol/dm3/0.1dm3=0.07472 mol/dm3 c) m(NaOH) = CM,NaOH V M(NaOH) = 0.07472 mol/dm3 * 0.2dm3 * 40 g/mol= 0.5976 g d)
1. Töö eesmärk HCl ja NaOH kontroll-lahuse konsetratsiooni määramine tiitrimisega. 2. Kasutatud töövahendid 2 koonilist kolvi (250 cm3), 2 büretti (25 cm3), pipett (10 cm3), pipettipump, keeduklaas, lehter ja statiiv. 3. Kasutatud ained Uuritava konsentratsiooniga HCl lahus, NaOH lahus (0,1004 mol/dm3). NaOH kontroll- lahus, indikaatorid fenoolftaleiin (ff) ja metüülpunane (mp) 4. Töö käik a) HCl lahuse konsentratsiooni määramine tiitrimisega. NaOH lahust valasin büretti. Büretti valasin täis kuni mahuskaala 0-märgini. Pipetid loputasin eelnevalt töölahusega. Pipetipumva abil võtsin HCl täpselt 10 cm 3. Siis lasin koonilisse kolbi 10 cm3 hapet ja lisasin 3 tilka indikaatorit ff (fenoolftaleiini). Büretist
mõõtsilindri abil. Kuna kogu vesi korraga mõõtsilindrisse ei mahu, mõõta kolvis oleva vee maht kahes jaos ja tulemused liita. 6. Fikseerida termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuur ja õhurõhk laboris katse sooritamise momendil. Katseandmed m1=14 9,0 g m2=14 9,18 g V CO =V õhk =250 cm3+ 72cm 3=322 cm 3=0,322 dm 3=0,322 ×10-3 m3 2 P=103,4 kPa=1034 00 Pa T =21=29 4 ,1 5 K Antud andmed g M õhk =29,0 mol g °õhk =1,29 dm3 Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs 1) Arvutan gaasi mahu kolvis normaaltingimustel kasutades valemit: P× V × T 0 V 0= P0 × T 1034 00 Pa ×0,322 dm 3 × 273,15 K V 0 ;CO = =0,305 dm3 2 101325 Pa ×294 ,1 5 K 2) Teades õhu keskmist molaarmassi, leian õhu tiheduse normaaltingimustel ning selle kaudu õhu massi kolvis
mõõtsilindri abil. Kuna kogu vesi korraga mõõtsilindrisse ei mahu, mõõta kolvis oleva vee maht kahes jaos ja tulemused liita. 6. Fikseerida termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuur ja õhurõhk laboris katse sooritamise momendil. Katseandmed m1=147,2 g m2=147,38 g V CO =V õhk =250 cm3+ 72cm3=322 cm 3=0,322 dm 3=0,322 ×10−3 m3 2 P=100,3 kPa=100300 Pa T =21,9 ℃=295,1 K Antud andmed g M õhk =29,0 mol g ρ°õhk =1,29 3 dm Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs 1) Arvutan gaasi mahu kolvis normaaltingimustel kasutades valemit: P× V × T 0 V 0= P0 × T 100300 Pa× 0,322 dm3 ×273,15 K V 0 ;CO = =0,295 dm 3 2 101325 Pa ×295,1 K 2) Teades õhu keskmist molaarmassi, leian õhu tiheduse normaaltingimustel ning selle kaudu õhu massi kolvis
Loen büretis oleva leelise nivoo asukoha 0,05 cm3 täpsusega. Kordan katset kuni tiitrimiseks kulunud leelise lahuse mahtude vahe ei ületa 0,1 cm3. Katsetulemused [A] 1) Katse 12,55 cm3 (ebaõnnestus) 2) Katse 10,5 cm3 3) Katse 10,55 cm3 4) Katse 10,6 cm3 Aritmeetiline keskmine (10,5 cm3 + 10,55 cm3 + 10,6 cm3) / (3) = 10,55 cm3 Katse arvutus Arvutan tiitrimiseks kulunud NaOH lahuse mahu järgi HCl lahuse molaarse kontsentratsiooni valemiga: CM, HCL = (VNaOH * CM, NaOH) / (VHCL) = [mol/dm3] kus VNaOH on NaOH lahuse maht [dm3] (NB! büretilt loetakse näit cm3-tes); CM,NaOH NaOH lahuse täpne kontsentratsioon [mol/dm3]; VHCl HCl lahuse täpne maht [dm3] (pipeti maht). Seega: CM, HCL = (0,155dm3 * 0,1053 mol/dm3) / (0,1dm3) = 0,163 mol/dm3 V: HCl lahuse molaarne kontsentratsioon on 0,163 mol/dm3 Töö käik [B] Kontroll-lahuse kontsentratsiooni määramine tiitrimisega Kontrolllahuse tiitrimiseks pipeerin
R *T 3 a tm * d m 0 ,0 8 2 *4 5 3 K m o l* K 2. Gaasisegu sisaldab 22% heeliumi, 18% vesinikku, 30% lämmastikku ja 30% argooni. Milline on segu koostis mahuprotsentides? Lahendus: Võtame 100g segu, siis m(He) = 22g, m(H2) = 18g, m(N2) = 30g, m(Ar) = 30g. n(He) = 22g/4g/mol = 5,50mol V(He) = 5,50mol*22,4L/mol = 123,2L n(H2) = 18g/2g/mol = 9,00mol V(H2) = 9,00mol*22,4L/mol = 201,6L n(N2) = 30g/28g/mol = 1,07mol V(N2) = 1,07mol*22,4L/mol = 23,97L n(Ar) = 30g/40g/mol = 0,75mol V(Ar) = 0,75mol*22,4L/mol = 16,8L Segu üldruumala = 123,2L + 201,6L + 23,97L + 16,8L = 365,57L %(He)V = (123,2L/365,57L)*100% = 33,7% %(H2)V = (201,6L/365,57L)*100% = 55,1% %(N2)V = (23,97L/365,57L)*100% = 6,6%
Kordaja on moolide arv. Kui kordajat ei ole, on moolide arv=1 Lahenduseks vajalik: lõpeta reaktsioonivõrrand, tasakaalusta! Näide 1- tekstist andmed moolides Mitu mooli hapnikku kulub 2 mooli raua oksüdeerimiseks? 1)Märgi võrrandis vastavate ainete kohale küsimus ja tekstist andmed (2 mooli ja x mooli) 2) Märgi võrrandile alla vastavate ainete moolide arvud 3) Koosta ristkorrutis ja lahenda 2 mooli x mooli 4Fe+3O2->2 Fe2O3 X=2 mol•3 mol : 4mol 4mooli 3 mooli Näide 2- tekstist andmed liitrites vm ruumalaühikutes gaasidel Mitu liitrit hapnikku kulub 2 mooli raua oksüdeerimiseks? 1)Märgi võrrandis vastavate ainete kohale küsimus ja tekstist andmed (2 mooli ja xliitrit) 2) Märgi võrrandile alla vastavate ainete moolide arvud 3) Gaasile, mille küsimuse ühikuks oli liiter, märgi moolide arvu juurde molaarruumala 22,4 liitrit/mol (nende korrutis näitab gaasi ruumala võrrandis)
LABORATOORNE TÖÖ 1 Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine Töö ülesanne ja eesmärk Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine. Sissejuhatus Kasutusel on erinevad ideaalgaaside seadused ja nende abil leitakse süsinikdioksiidi molaarmass. Leida tuleb CO2 tihedus kolvis normaaltingimustel kasutades gaaside absoluutse tiheduse (1 dm3 gaasi mass normaaltingimustel) valemit: M gaas [ g / mol ] ° = g / dm 3 [ 3 22,4 dm / mol ] Leida tuleb gaasi maht normaaltingimustel (normaaltingimused: temperatuur = 273,15K, rõhk = 101325 Pa), (Abiks: Boyle'i seadus. Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi maht pöördvõrdelises sõltuvuses rõhuga, Charles'i seadus. Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi maht pöördvõrdelises sõltuvuses rõhuga) PVT ° V°= P°T
Prootonid benseenist seotakse ning annavad sideme kaksiksideme moodustamiseks benseenituumas. Moodustuvad vesinikhalogeenid. 1.3.Lähteained ja saadused ning nende füüsikaliste konstantide tabelid Bromoetaan Molekulmas Keemis- Sulamis- Lahustuvu Lahustuvus Aine Tihedus s täpp täpp s vees orgaanikas 0,789 Etanool 46 g/mol 78 oC -114 oC Seguneb Lahustub g/cm3 Kaaliumbromii 2,74 Alkoholis, 119 g/mol 1435oC 734 oC Lahustub d g/cm3 amiinides Alkeenid,
mooli vett, on seal 6,02·1023 vee molekuli; kui soovime käsitleda ühte mooli naatriumioone, on seal 6,02·1023 osakest valemiga Na+. (Ühele moolile ehk 6,02·1023 aatomile vastab 12 g ehk 0,012 kg süsinikku!) 2. Aine hulga leidmine osakeste arvu kaudu Et ühes moolis on alati Avogadro arv osakesi, siis on võimalik see seos esitada valemiga: N n= NA , kus n aine hulk moolides (mol) N antud aineosakeste arv (aatomit, mooli...) NA Avogadro arv, alati 6,02·1023 aatomit või molekuli / mol 3. Molaarmass ja molaarruumala Molaarmass on aine ühe mooli mass. Arvuliselt on see võrdne molekulmassiga, ent molaarmassil on ka ühik (g/mol). M[O2] = 2·16= 32 g/mol M[Al(NO3)3] = 27 + 3·14 + 9·16 = 213 g/mol Molaarruumala näitab aine ühe mooli ruumala. Gaaside puhul on normaaltingimustel kõikide
muutub ühe tilga leelise lisamisel punaseks. Lugeda büretis oleva leelise nivoo asukoht 0,05 cm3 täpsusega. Korrata katset kuni tiitrimiseks kulunud leelise lahuse mahtude vahe ei ületa 0,1 cm 3. B Kontrolllahuse tiitrimiseks pipeerida 10 cm3 kontrolllahust kolbi, lisada 2- 4 tilka indikaatorit mp. Tiitrida HCl lahusega kuni kolvis olev kollane lahus muutub punaseks. Korrata katset kolm korda. 4. Katse andmed: A - CM, NaOH = 0,1053 mol/dm3 ; VHCl = 10 cm3 = 0,1 dm3 ; VNaOH = 10,5 cm3 = 0,105 dm3 . B - CM, HCl = 0,116 mol/dm3 ; VNaOH = 10 cm3 = 0,1 dm3 ; VHCl = 5,8 cm3 = 0,058 dm3 5. Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs: a. CM, HCl = VNaOH CM, NaOH / VHCl= 0,105 dm3 0,1053 mol/dm3 / 0,1 dm3 = 0,116 mol/dm3 b. CM, NaOH = VHCl CM, HCl/ VNaOH = 0,058 dm3 0,116 mol/dm3 / 0,1 dm3 = 0,0672 mol/dm3 c. NaOH mass kolvis
Dihüdropüridiini, mis on kirjeldatav Hantschi reaktsiooniga Kasutatavad nõud: 1) 50 ml ümarkolb 2) magnesegaja 3) magnetsegajapulk 4) jahuti 5) pasteuri pipett 6) 25 ümarkolb+ pulk sellele 7)Petri tass 8) silikageeli plaadid Kasutatavd ained: 1) ammooniumatsetaat-2 g kaaluti 2,223 g 2) urotropin-0,8 g kaaluti 0,822 g 3) etanool 4) etüülatsetoatsetaat-7,8 ml 5) heksaan 6) etüülatesetaat Arvutused: M(CH3COONH4)=77,0828 g/mol (CH3COONH4)=1,17 g/ml m(CH3COONH4)=2,223 g n(CH3COONH4)= 2,223 g /(77,0828 g/mol)=0,029 mol ammooniumatsetaat V(CH3COONH4)=0,822 g/(1,17 g/ml)=0,70 ml M(C6H12N4)=140,1816 g/mol (C6H12N4)=1,331 g/ml m(C6H12N4)=0,822 g urotropin n(C6H12N4)= 0,822 g /(140,1816 g/mol)=0,056 mol V(C6H12N4)=0,822 g /(1,331 g/ml)=0,61 ml M(C6H10O3)=180,8 g/mol (C6H10O3)=1,021 g/ml V(C6H10O3)=7,8 ml 1 m(C6H10O3)=7,8 ml * (1,021 g/ml)=7,9638 g
Lahendus: Normaaltingimustel - P1=760mmHg, V1=5 L, T1=273K Antud tingimustel - P2=870mmHg, V2=?, T2=(-10+273)=263K 1 P 1*V 1*T 2 7 6 0 m m H g *5 d m 3*2 6 3 K V 2 (C l 2 )= = = 4 ,2 1 d m 3 T 1*P 2 2 7 3 K *8 7 0 m m H g n(Cl2) = V/Vm = 5L/22,4L/mol = 0,223mol m(Cl2) = n*M = 0,223mol*71g/mol = 15,85g või Clapeyroni võrrandi järgi: g 1 ,0 0 a tm * 5 ,0 0 d m 3 * 7 1 P *V *M m ol m (C l 2 ) = = = 1 5 ,8 6 g R *T 3
kolb I: 30,4 mL kolb II: 30,5.mL keskmine: 30,45mL Tasakaalusegu tiitrimiseks kasutatud NaOH lahuse kontsentratsioon: 0,5160M Tiitrimiseks kulunud lahuse ruumala kolb III: 71,5 mL kolb IV: 71,6.mL keskmine: 71,55 mL Lähteandmed teoreetilise tasakaalukonstandi arvutamiseks: CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O 0 -1 H f 298K kJ mol 487 278 481 286 0 -1 -1 S 298K J mol K 160 161 259 70 G0298=H0298 - 298*S0298 H0298=-481-286+487+278= -2 S0298=70+259-160-161= 8 G0298=-2000-298*8= -4384 J - G 0 --4384 RT K p=e =e 8,314 298 =5,87 Arvutused I ja II kolvi arvutused:
mNaCl =ρlahus ∙V lahus ∙ =250 cm 3 ∙ 1,010 g /cm3 ∙ =4,14 g 100 100 Leian NaCl protsendilise sisalduse liiva ja soola segus 4,14 g ∙ 100 C= =70,8 5,85 g Leian katse suhtelise vea, arvestades, et õige tulemus on 70% |70,8 −70 | ES = ∙100=1,1 70 Arvutan NaCl molaarsuse lahuses M(NaCl)=58,5 g/mol m 4,14 g n ( NaCl )= = =0,0708 mol M 58,5 g/mol naine 0,0708 mol mol C M= = =02832 3 V lahus 0,250 dm 3 dm Arvutan NaCl molaalsuse lahuses mlahusti = mlahus - maine = 252,5 – 4,14 = 248,36 g naine 0,0708 mol mol Cm = = =0,2851 mlahusti 0,24836 kg kg Arvutan NaCl moolimurru lahuses m 248,36 g
= = 11,05 Aritmeetiline keskmine : 3 3 Katse arvutus. Arvutada tiitrimiseks kulunud NaOH lahuse mahu järgi HCl lahuse molaarne kontsentratsioon. V NaOH C M , NaOH C M , HCl = V HCl VHCl = 10cm = 0,01dm3 3 CM, NaOH = 0,1004mol/dm3 VNaOH = 11,05 cm3 = 0,0111dm3 mol 0,0111dm 3 0,1004 C M , HCl = dm 3 = 0,1114 mol 0,01dm 3 dm 3 Töö käik. B. Kontroll-lahuse kontsentratsiooni määramine tiitrimisega. 1. Kontroll-lahuseks on leelise (NaOH) lahus mõõtkolvis. Soolhappe (HCl) jaoks mõeldud bürett tuleb enne täitmist hoolikalt läbi loputada väheste soolhappe lahuse kogustega, mille kontsentratsiooni te töö esimeses osas määrasite
Arvutused reaktsioonivõrrandite järgi Tähised, ühikud, valemid Aine hulk n Aine hulk väljendab osakeste arvu Aine hulga ühik on mool Üks mool = 6,02 · 1023 osakest Avogadro arv NA = 6,021· 1023 mol N n= NA kus N – osakeste arv Molaarmass M Molaarmass M on ühe mooli aineosakeste mass g Kui molaarmassi ühik on mol , siis on molaarmass arvuliselt võrdne molekulmassiga (või aatommassiga) M(H2O) = 2·1 + 16 = 18 g mol n= m M Molaarruumala Vm Molaarruumala Vm on ühe mooli aineosakeste ruumala Ühesugustes tingimustes sisaldavad erinevate gaaside võrdsed ruumalad võrdse arvu molekule Normaaltingimused (nt.) t = 0oC ja p = 1 atm Gaaside molaarruumala (nt.) dm 3 Vm = 22,4 mol V V n= = Vm 22,4 Arvutused reaktsioonivõrrandite
Töö ülesandeks on laboratooriumis gaaside saamine. Samuti õppida tundma seoseid gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ning rõhu vahel. Eesmärk on leida gaasilise aine molaarmass, kasutades eelmainitud seoseid gaasiliste ainete omaduste vahel. Sissejuhatus Õhu mahu arvutamiseks (CO2) kolvis normaaltingimusel (V0) kasutatakse valemit: 0 PV T 0 V = 0 PT Gaaside tiheduse valem: g M gaas [ ] 0 mol ρ= 3 dm 22,4 [ ] mol Õhu mass: mõhk = ρ0 õhk ⋅ V0 Suhteline tihedus: m1 D= m2 Katse süstemaatiline viga, kus 44 g/mol on CO2 tegelik molaarmass: g E A =M −44,0 mol Katse suhteline viga: ¿ M CO −44,0∨∙ 100 ES = 2 44,0 Moolide arv: V0 n= Vm Clapeyroni võrrand: m PV = RT M
M CO2 ), kasutades Clapeyroni võrrandit. Sissejuhatus. Suhteline tihedus: D= = Gaaside suhteline tihedus: o Mass: mõhk = oVo Moolide arv: n= , kus V0 gaasi maht kas normaal- või standardtingimustel, vastavalt sellele omab ka Vm (gaasi molaarruumala) erinevaid väärtusi n= Clapeyroni võrrand: PV = RT, kus R universaalne gaasikonstant = 8,314 J/mol*K Suhteline viga: Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid. Töövahendid: tehnilised kaalud, ~300ml kolb korgiga, termomeeter, baromeeter, mõõtesilinder, CO2 ballon Kasutatud ained: CO2, vesi Kasutatud uurimis- ja analüüsmeetodid ning metoodikat. Kaaluda kuiv kolb korgiga (~300ml, m1-mass ) tehnilistel kaaludel, teha viltpliiatsiga märge korgi alumise serva kohale. Täitma kolbi süsinikdioksiidiga ballonist 7- 8 minuti jooksul
Cp,(j/K*mol)=f(T) Intervall, Aine H0f,298(kJ/mol) S0298(J/K*mol) a b* 103 c *106 c´*10-5 K CH3OH(g -201,00 239,76 15,28 105,20 -31,04 - 298-1000 ) CO -110,53 197,55 28,41 4,10 - -0,46 298-2500 H2 0 130,52 27,28 3,26 - 0,50 298-3000 1) G0298 = H0298 298*S0298
Aminohap om*kõigi aminohapete koosti kuuluvad aluseliste omad aminorühm(-NH2)ja happeliste om karboksüülrühm(-COOH).*Keemilised erinev tulenevad sellest, et molekuli ülejöäänud osad aga varieeruvad kõigil 20 aminohappel.*2 aminhap reager mood ribosoomis nende vahele kovalentne side, nim peptiidsidemeks.*valgud ei ole lineaarsed,tasapinnalised mol,vaid omavad mitmesug ruumilisi strukt.valgu mol strk*Valkude om tulevad mol koostisse kuuluvate aminhappejääkide järjestusest ja nende hulgast.*Valgu aminohappelist järjestust nim esimest järku strut.*see annab ülevaate,kui palju aminhappejääke ja millises järjek on polüpeptiidahelasse lülitunud, määrab ära valgu kõik omadused*Valgu 2 järku str tekib polüpeptiidi keerdumisel kruvikujuliseks heeliksiks või kõrvuti asetsevate ahelate voltumisel. hoiab koos vesiniksidemeid.*3 järk str moodus mol edasisel kokkukeerdumisel
Lähtelahusesse pipeteeritud vee hulk; __ __ g 5 m1 3n HCl lahuse mass; g __ 5,201 g HCl-ga sisseviidud vee hulk; g __ 4,643g Summaarne vee hulk lähte lahuses; g __ 4,643 g mooli 0,258 mol Etanooli lähtelahuses, g __ 1,595 g mooli 0,0346mol Etüületanaati lähtelahuses, g. __ 2,664 g mooli 0,0302 mol Etaanhapet lähtelahuses, g __ __
õhurõhk = 101200 Pa 1:Arvutan gaasi mahu kolvis normaaltingimustel. P × V × T0 V0 = P0 × T 101200 Pa × 0,31dm 3 × 273K V0 = = 0,288dm 3 101325Pa × 294 K 2. Kasutades gaaside tiheduse valemit ja teades õhu keskmist molaarmassi, leian õhu tihedus normaaltingimustel ning selle kaudu õhu mass kolvis (mõhk): mõhk = õhk × V0 M gaas [ g / mol ] = [ ] 22,4 dm 3 / mol =1,29g/dm3 g mõhk = 1,29 3 × 0,31dm 3 = 0,400 g dm 3. Arvutan kolvi ning korgi massi (m3) vahest m3 = m1 mõhk, [g] m3=135,45g 0,400g = 135,05g ja CO2 mass (mCO2) vahest mCO2= m2-m3, [g] mCO2=135,62g 135,05g = 0,570g 4. Leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest mCO2 ja mõhk arvutan süsinikdioksiidi
I. KEEMILINE KINEETIKA JA KEEMILINE TASAKAAL A. Keemilise reaktsiooni kiirus Keemiline kineetika on keemiaharu, mis uurib reaktsioonide kiirust ja mehhanismi. Reaktsiooni kiirust mõõdetakse reageeriva aine või reaktsiooni saaduse kontsentratsiooni muutusega ajaühikus. Kontsentratsiooni väljendatakse tavaliselt aine moolide arvuga kuupdetsimeetris ja aega sekundites; sel juhul on reaktsiooni kiiruse dimensioon mol/dm 3 s. Kui reageeriva aine kontsentratsioon ajamomentidel t 1 ja t 2 on vastavalt c 1 ja c 2 , avaldub reaktsiooni keskmine kiirus v ajavahemikus t 2 - t 1 = t järgmiselt: c - c1 c v=± 2 =± . (1) t 2 - t1 t Reaktsiooni lähteainete kontsentratsioon ajas väheneb ( c < 0) ja saaduste kontsentratsioon kasvab (c > 0), seetõttu tuleb reaktsiooni kiiruse
3. Rakus sees toimub transporditava aine modifitseerimine või sidumine Passiivne transport: difusioon Passiivse transpordi aluseks on molekulide soojusliikumisest tingitud juhuslik liikumine läbi membraani Difusiooni korral on kõik liikumissuunad võrdsed ja lõpptulemuseks on kontsentratsioonide ühtlustumine mõlemal pool membraani Cout = Cin Molekulid erinevad oluliselt oma läbi membraani difundeerumise kiiruse poolest. Mingi aine difusiooni kiirus läbi membraani J (mol cm-2 s-1) on antud seosega: J = -P(Cin - Cout) P läbivuskoefitsient (cm s-1) P = KD1/l K jaotuskoefitsient lahustuvus membraanis jagatud lahustuvus vees D1 aine difusioonikonstant membraanis (cm2 s-1) l membraani paksus (cm) Siin on kontsentratsiooni ühikuteks (mol/cm3) Membraanpotentsiaal Kui membraani erinevatel külgedel on ülekaalus erimärgilised laengud, siis esineb membraanil elektriline potentsiaal ehk membraanpotentsiaal (V)
annaabi.ee 
