ELEKTROLÜÜTIDE KASUTUSALAD TÄNAPÄEVA ELUS Laurene Männik Pärnu Hansagümnaasium 11.c 2013 Sisukord 1. Elektrolüüdid ja mitteelektrolüüdid 2. Elektrolüütide tugevus 3. Dissotsiatsioonivõrrandid 4. Dissotsiatsioonimäär 5. Vesinikeksponent 6. Keemilisi reaktsioone elektrolüütide lahustes 7. Soolade hüdrolüüs ELEKTROLÜÜDID ja MITTEELEKTROLÜÜDID Mis on elektrolüüt ja mitteelektrolüüt? · Elektrolüüt on aine (happed, alused, soolad), mis vesilahuses jaguneb täielikult või osaliselt ioonideks. · Mitteelektrolüüt on aine (paljud orgaanilised ained, lihtained, oksiidid), mis vesilahustes ei jagune ioonideks.
Nt HCl H+Cl 2. Millised järgmistest ainetest kuuluvad tugevate elektrolüutide, millised nõrkade elektrolüütide ja millised mitteelektroluütide hulka: a) naatriumjodiid, b) jood, c) suhkur, d) kaltsiumoksiid, e) väävelhape, hapnik, metaan? Tugevad elektrolüüdid: väävelhape, Nõrgad elektrolüüdid: Mitteelektrolüüdid:kaltsiumoksiid, hapnik, metaan, jood, suhkur, naatriumjodiid 3. Koostage järgmiste ainete dissotsiatsioonivõrrandid. Baariumhüdroksiid: Ba(OH) Ba²+2 OH Raud(III)sulfaat: Fe(SO) 2Fe+ 3SO² Naatriumvesinikkarbonaat: NaHCONa+ HCO Fosforhape: HPO H + HPO 2 H + HPO² 3 H + PO³ Vesinikkloriidhape: HCl H+Cl Karin Sisask XI 19.12.15
4. Kuidas, miks ja kui kaua muutub päripidise reaktsiooni kiirus? 5. Kuidas mõjutab keemilist tasakaalu a) tempetatuuri muutus, b) rõhu muutus, c) saaduse eemaldamine? 6. Miks soolalahus juhib elektrit, suhkrulahus aga mitte? 7. Millised osakesed põhjustavad happelisust, millised aluselisust? 8. Miks on vesi neutraalne? 9. Milliste reaktsioonide kiirus sõltub peenestusastmest ja segamisest? Miks? 10. Kumb lahus on happelisem ja mitu korda? a) pH=2, b) pH=6 11. Dissotsiatsioonivõrrandid: a) H2SeO4 <---> b) Ba(OH)2 <---> c) Fe(NO3)3 <---> 2A + B ----> 3C + D ( H > 0 ) <---- 12. Kuidas nihutab tasakaalu: a. aine A lisamine b. aine D eemaldamine c. aine B eemaldamine d. aine C lisamine e. temp. tõstmine f. rõhu alandamine ( kõik ained on gaasid ) 13. Millised soolad hüdrolüüsuvad? Milline on lahuse keskkond? a) K2S, b)FeCl3, c)Na2SO4 d)Zn(NO3)2 14
- hüdraatumine sidemete teke energia eraldub to tõuseb - kristalli lagunemine sidemete lõhkumine energia neeldub t o tõuseb - enamiku soolade lahustumine on endotermiline, sest ülekaalus on energia neeldumine kristalli lagunemisel. - Leeliste lahustumine vees on eksotermiline, sest hüdroksiidioonid hüdraatuvad tugevasti. · Dissotsiatsiooni võrrandi koostamine: - Dissotsiatsioonivõrrandid näitavad, millised ioonid on elektrolüüdi lahuses peavad olema tasakaalus ja laengute summa peab olema 0 - SOOLAD: - ALUSED: - HAPPED: · Molekulaarne konsentratsioon: - n-ainehulk (mol) - V-lahuse ruumala (1 dm3) - Ck-molaarne konsentratsioon (mol/dm3) - Väljandab lahustunud aine moolide arvu 1dm3 · Astmeline dissotsiatsioon:
Ioonidevahelised reaktsioonid ja soolade hüdrolüüs KLASS: 1)Lõpeta laused... I. tugevad elektrolüüdid on täielikult ioonideks jagunenud II. nõrgad elektrolüüdid on ioonideks jagunenud osaliselt III. Mittelektrolüüdid on ained, mis sulas olekus ega lahuses ioonideks ei jagune, vaid esinevad neutraalsete aineosakeste molekulide, aatomitena. 2) Dissotsiatsioonivõrrandid: HCl → H+ + Cl– Ba(OH)2 → Ba2+ + 2 OH– Ca(NO3)2 → Ca2+ + 2 NO3– HNO2 ↔ H+ + NO2– NH3·H2O↔ NH4+ + OH– H2SO4 → H+ + HSO4– ↔ 2 H+ + SO42– 3) Elektrolüütide vahel (alused, happed, soolad) toimuvad reaktsioonid siis, kui vabad ioonid seotakse. Nad kas... I. moodustavad nõrga elektrolüüdi (nt hape + alus reaktsioonil tekib VESI) II. moodustavad rasklahustuva ühendi, sademe (nt sool + sool ja sool + alus
NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3 Soolade saamine 1. hape + metall sool + H2 2. hape + aluseline oksiid sool + H2O 3. hape + alus sool + H2O 4. hape + sool sool + hape 5. alus + happeline oksiid sool + H2O 6. alus + sool sool + alus 7. sool + metall sool + metall 8. sool + sool uus sool + uus sool 9. aluseline oksiid + happeline oksiid sool 10. metall + mittemetall sool Soolade liigitamine: lihtsoolad, liitsoolad, vesiniksoolad, hüdroksiidsoolad Dissotsiatsioonivõrrandid (näitavad, millised ioonid on elektrolüüdi lahuses Näited: K2CO3 2K+ + CO3 2- Vesiniksoolad dissotseeruvad kationiks ja vesinikku sisaldavakd happeaniooniks. NaHSO4 Na+ + HSO4- Soolade hüdrolüüs on soola reaktsioon veega, mille tulemusena võib tekkida kas happeline või aluseline keskkond. Hüdrolüüs on neutralisatsioonireaktsiooni pöördreaktsioon, mille tasakaal on siiski nihutatud neutralisatsioonireaktsiooni suunas. 2Na+ + CO32- + H2O 2Na+ + HCO3- OH-
HNO3, H2SO4 Tugevad alused, leelised ja Ca'st alla poole Aine lagunemist ioonideks nimetatakse elektrolüütiliseks dissotsiatsiooniks. HCl + H20 = H3O + Cl hüdrooninumioon Hcl – H + Cl 1. Sideme lõhkumine, jahtumine 2. Hüdraatumine (tekib uus side, energia eraldub), soojenemine Kui aineid lahustada vees siis lahus soojeneb või jahtub. CuSO4 x 5H2O kristallvesi – kuumutades lendab minema, õhu käes tuleb tagasi NaCl esineb ilma kristallveeta Dissotsiatsioonivõrrandid 1. Soolad +2 - Mg(NO3)2 Mg + 2NO3 Ühte pidi nool tuleb ainult siis kui on vees lahustuv sool +2 -3 Ca3(PO4)2 = 3Ca + 2PO4 Elektrit juhib see, mis paremini lahustub!!!!!! seal on ju rohkem ioone. 2. Happed Tugev hape laguneb täielikult ioonideks ja on korras. + - H2SO4 – H + HSO4 - + - HSO4 = H + SO4
Dissotsiatsioon on keemiliste ühendite või molekulide lagunemine ioonideks, aatomiteks või lihtsamateks molekulideks. Dissotsiatsioon sõltub: temperatuurist; lahuse kontsentratsioonist. Dissotsiatsiooniastet mõjutavad tegurid 1. Lahuse kontsentratsioon Lahuse lahjendamisega vähendatakse tekkinud ioonide kokkupuute võimalust. Mida lahjem lahus, seda suurem α. Mida suurem on kontsentratsioon, seda väiksem on dissotsiatsiooniaste α. 2. Temperatuurist – mida kõrgem temperatuur, seda kõrgem α 3. Lahusti iseloom Mida suurem on lahusti molekulide polaarsus, seda enam ta nõrgendab ioonilisi sidemeid 4. Elektrolüüdi omadustest 5.Samanimelisi ioone sisaldava elektrolüüdi lisamine Elektrolüüdid – ained, mille vesilahused sisaldavad ioone– Kuna ioonid on laengukandjad, siis juhivad elektrolüütide lahused elektrivoolu .Ioonilise ja tugevalt polaarse kovalentse sidemega ained• Tugevad elektrolüüdid – esinevad lahu...
muutustele Oksiidid ained, mis koosnevad kahest elemendist, millest üks on hapnik Happed ained, mis annavad lahusesse vesinikioone Alused ained, mis annavad lahusesse hüdroksiidioone Soolad kristalsed ained, mis koosnevad katioonidest ja anioonidest Elektrolüütiline dissotsiatsioon ioone sisaldavate lahuste tekkeprotsess elektrolüütide lahustumisel vees. Hüdraatumine vee molekulide seostumine ioonidega Dissotsiatsioonivõrrandid näitavad, millised ioonid on elektrolüüdi lahuses, dissotsiatsioonivõrrandid peavad olema tasakaalus ja laengute summa peab olema 0 pH iseloomustab vesinikioonide sisaldust lahuses, neutraalne lahus on 7, vesinikioone ja hüdrioksiidioone on võrdselt Indikaatorid ained, mis muudavad värvust hapete või aluste toimel Soola hüdrolüüs - soola reaktsioon veega, mille tulemusena võib tekkida kas aluseline või happeline keskkond
lahustatud aine molekulide üldarv Dissotsiatsiooniaste sõltub lahuse kontsentratsioonist, see kasvab lahuse lahjendamisel tuntavalt. Näide: Kui 100-st lahustatud happe molekulist oli ioonideks lagunenud 50 molekuli, siis = 50/100· 100% = 50% Nõrkadel elektrolüütidel on väike (alla 5%). Väga tugevatel elektrolüütidel ( soolad, leelised, tugevad happed) läheneb aga 100%-le. 4. Hapete, aluste ja soolade elektrolüütiline dissotsiatsioon. Dissotsiatsioonivõrrandid. · Hapete dissotsiatsioon Hapete vesilahustel on palju ühiseid omadusi: a) reageerimine metallide, aluseliste oksiidide ja alustega moodustades soolasid; b) hapete vesilahused muudavad indikaatorite värvust, c) hapetel on hapu maitse, d) tekitavad raskeid põletushaavu nahale ja limaskestadele. Hapete dissotsiatsioonil eralduvad positiivsed vesinikioonid ja negatiivsed happejääkioonid. Happelised omadused on tingitud H+ ioonide olemasolust. Happed erinevad üksteisest tugevuse poolest
ainult molekulid. Aineklassiti kuuluvad mitteelektrolüütide hulka oksiidid, lihtained ja paljud orgaanilised ained (glükoos C 6H12O6 etanool C2H5OH CH3OH metanool jne). Aine käitumine vees oleneb aine keemilise sideme tüübist. Ioonideks lagunemine toimub ka elektrolüütide sulamisel (tahke aine läheb üle vedelaks). Kuna ioonid on laengukandjad, siis juhivad sulad elektrolüüdid ja elektrolüütide vesilahused elektrit. Dissotsiatsioonivõrrandid näitavad, millised ioonid on elektrolüüdi lahuses. Need võrrandid peavad olema tasakaalus ja laengute summa peab olema 0. Aluste dissotsiatsioonil tekivad alati hüdroksiidioonid OH-: NaOH Na+ + OH- Ba(OH)2 OH- + BaOH+ 2OH- + Ba2+ Hapete dissotsiatsioonil tekivad alati vesinikioonid H+: HCl H+ + Cl- H2SO4 H+ +HSO4- 2H+ +SO42- Soolade dissotsiatsioonil tekivad positiivsed metalliioonid ja negatiivsed happeanioonid:
8. Mis on lahuse molaarne kontsentratsioon? Kuidas seda tähistatakse? 9. Kirjutage järgmiste ainete elektrolüütilise dissotsiatsiooni võrrandid: ZnCl2, K2CO3, Ba(NO3)2, Ca(OH)2, Na3PO4. 10. Mille poolest erineb tugevate ja nõrkade hapete elektrolüütiline dissotsiatsioon lahuses? 11. Mis on hüdrooniumioonid? Kuidas nad tekivad? 12. Mis on astmeline dissotsiatsioon? Millised happed dissotsieeruvad astmeliselt? 13. Koostage järgmiste ainete dissotsiatsioonivõrrandid: HNO3, H2SO3, HI, NH3 · H2O, HCOOH, H2SO4, H3PO4 . Milliste ainete korral on dissotsiatsioon astmeline? Millistes dissotsiatsioonivõrrandites tuleb märkida nooled kahes suunas? Miks? 14. Nimetage ioonidevaheliste reaktsioonide toimumise tingimused. 15. Mis on ja miks toimuvad neutralisatsioonireaktsioonid? Millisel juhul kulgeb neutralisatsioonireaktsioon lõpuni? 16. Millised järgmistest ainetest reageerivad omavahel lahuses?
metanool CH3OH metaan CH4 jne). Aine käitumine vees oleneb aine keemilise sideme tüübist. Ioonideks lagunevad ained, milles on iooniline või polaarne kovalentne side. Vee polaarsete molekulide seostumist lahustunud aine osakestega nimetatakse hüdraatumiseks. Ioonideks lagunemine toimub ka elektrolüütide sulamisel (tahke aine läheb üle vedelaks). Kuna ioonid on laengukandjad, siis juhivad sulad elektrolüüdid ja elektrolüütide vesilahused elektrit. Dissotsiatsioonivõrrandid näitavad, millised ioonid on elektrolüüdi lahuses. Need võrrandid peavad olema tasakaalus ja laengute summa peab olema 0. Aluste dissotsiatsioonil tekivad alati hüdroksiidioonid OH-: NaOH → Na+ + OH- Ba(OH)2 → OH- + BaOH+ ↔ 2OH- + Ba2+ (astmeline) Hapete dissotsiatsioonil tekivad alati vesinikioonid H+: HCl → H+ + Cl- H2SO4 → H+ +HSO4- ↔ 2H+ +SO42- (astmeline)
Katseklaasi valada 4-5 mL vett ja lisada sellele 3-4 tilka 2M etaanhapet (äädikhapet) ja 1-2 tilka metüülpunast. Fikseerida lahuse värvus. Lahus jagada kaheks. Ühele osale lisada väike kogus tahket naatriumetanaati, loksutada ja võrrelda lahuste värvusi mõlemas katseklaasis. Anda seletus lähtudes dissotsiatsiooni tasakaalust (mis suunas nihkus tasakaal soola lisamisel, kas vesinikioonide kontsentratsioon lahuses suurenes või vähenes?). Koostada vastavad dissotsiatsioonivõrrandid ja tasakaalukonstantide avaldised. Mida on vaja lisada nõrgale happele, mida alusele, et nihutada tasakaalu dissotsieerumata molekulide suunas? H2O + CH3COOH + mp Tekib punane (teraline) lahus. H2O + CH3COOH + mp + CH3COONa CH3COONa = CH3COO- + Na+ K= Pärast tahke naatriumetanaadi lisamist värvub lahus oranziks, järelikult pH suurenes. Happe dissotsiatsiooni tasakaal kaldus pärast soola lisamist vasakule, vesinikioonide
Ioonilise ja tugevalt polaarse kovalentse mittepolaarse kovalentse sidemega ained. sidemega ained. 12. Elektrolüütiline dissotsiatsioon (ioonsete ja molekulaarsete ainete puhul) ELEKTROLÜÜTILINE DISSOTSIATSIOON on ioonide üleminek lahusesse polaarse lahusti molekulide toimel. Dissotsiatsioonivõrrandid näitavad, millised ioonid tekivad elektrolüüdi lahustumisel. Dissotsiatsioonivõrrandid peavad olema tasakaalus ja laengute summa peab olema 0. Ioonideks ei dissotsieeru sade, gaas, vesi, oksiid ja nõrgad elektrolüüdid (H S, 2 BaSO4). Kuna elektrolüütide vesilahustes osalevad reaktsioonides ioonid, siis on õigem kirjutada võrrandid ioonilisel kujul. Selleks tuleb kõikide ainete, mis annavad
·Dissotsiatsiooni põhjustab hüdraatumine veemolekulide seostumine ioonidega Ioonilised ained - vee molekulid rebivad ioonidkristallist välja Molekulaarsed ained - vee molekulide mõjul lahustuvaaine molekulid polariseeruvad ja lagunevad ioonideks ·Kristallivõre või molekuli lõhkumisel kulubenergiat, ioonide hüdraatumisel vabaneb energiat Elektrolüüdid jamitteelektrolüüdid Soolade ja hüdroksiididedissotsiatsioon Dissotsiatsioonivõrrandid näitavad, millisedioonid on elektrolüüdi lahuses peavad olema tasakaalus ja laengute summapeab olema 0 K2CO3 2K+ + CO32-- Zn(NO3)2 Zn2+ + 2NO3 NaOH Na + + OH-- Molaarne kontsentratsioon ·Väljendab lahustunud aine moolide arvu 1 dm3 ( = 1000 cm3) lahuses ·0,25 = 0,25 M Ülesanded ·Arvuta 36%-lise lämmastikhappe lahusemolaarne kontsentratsioon, kui tema tiheduson 1,225 g/cm3
ja ioonide vahel nihkub molekulide tekke suunas. Katses 5 tuli katseklaasi valada 4-5 mL vett ja lisada sellele 3-4 tilka 2M ammoniaagilahust ja 2-3 tilka fenoolftaleiini. Lahuse värvus oli roosa. Lahus tuli jagada kaheks, ühele osale lisada väike kogus tahket ammooniumkloriidi, loksutada ja võrrelda lahuste värvusi mõlemas katseklaasis. Uue lahuse värvus oli heleroosa. Koostada vastavad dissotsiatsioonivõrrandid ja tasakaalukonstantide avaldised. 𝑁𝐻3 ∗ 𝐻2 𝑂 ⇄ 𝑁𝐻4 + + 𝑂𝐻 − 0,06 0,06 0,06 -Kontsentratsioonid mol/dm3 𝑁𝐻4 𝐶𝑙 ⇄ 𝑁𝐻4 + + 𝐶𝑙− Hüdroksiidioonide konts. lahuses vähenes, sest tasakaal liikus ammooniumioonide tekke suunas. [𝐾+ ]∗[𝐴− ] 0,06∗0,06 𝐾= 𝐾= = 0,06 [𝐾𝐴] 0,06
protsess). Kui ioonide hüdraatumisel eralduv energiahulk on suurem kristallvõre või molekuli lõhkumiseks kuluvast energiahulgast, siis toimub ainest energia eraldumine ja lahus soojeneb (eksotermiline protsess). DISSOTSATSIOONIVÕRRANDID Dissotsatsioonivõrrandid näitavad, milliseid ioone sisaldavad elektrolüüdi lahused. Dissotsiatsioonivõrrandid peavad olema tasakaalus ning positiivsete ja negatiivsete laengute summa peab olema null. 1) HAPETE DISSOTSATSIOON Happed dissotseeruvad positiivseteks vesinikioonideks ja negatiivseteks happeanioonideks (happejääkioonideks). Seetõttu võib hapeteks nimetada ka aineid, mis eraldavad prootoneid. Hapete dissotsatsioonil tekkiv vesinikioon ühineb vee molekuliga, moodustades + +
ioonide hüdraatumisel eralduvast energiahulgast, siis toimub ainesse energia neeldumine ja lahus jahtub (endotermiline protsess). Kui ioonide hüdraatumisel eralduv energiahulk on suurem kristallvõre või molekuli lõhkumiseks kuluvast energiahulgast, siis toimub ainest energia eraldumine ja lahus soojeneb (eksotermiline protsess). DISSOTSATSIOONIVÕRRANDID Dissotsatsioonivõrrandid näitavad, milliseid ioone sisaldavad elektrolüüdi lahused. Dissotsiatsioonivõrrandid peavad olema tasakaalus ning positiivsete ja negatiivsete laengute summa peab olema null. 1) HAPETE DISSOTSATSIOON Happed dissotseeruvad positiivseteks vesinikioonideks ja negatiivseteks happeanioonideks (happejääkioonideks). Seetõttu võib hapeteks nimetada ka aineid, mis eraldavad prootoneid. Hapete dissotsatsioonil tekkiv vesinikioon ühineb vee molekuliga, moodustades + +
Lahuses on ainult molekulid. Tugevad happed, leelised ja lahustuvad soolad. Nõrgad happed. Paljud orgaanilised ained Ioonilise ja tugevalt polaarse kovalentse sidemega ained. Nõrgalt polaarse ja mittepolaarse kovalentse sidemega ained. 6.1 Elektrolüütiline dissotsiatsioon. Elektrolüütiline dissotsiatsioon on ioone sisaldavate lahuste tekkeprotsess elektrolüütide lahustumisel vees (elektrolüütide lagunemine ioonideks nende lahustumisel vees). Dissotsiatsioonivõrrandid näitavad, millised ioonid tekivad elektrolüüdi lahustumisel. Dissotsiatsioonivõrrandid peavad olema tasakaalus ja laengute summa peab olema 0. Näiteid: NaOH ® Na + + OH- K2CO3 ® 2K+ + CO3-2 HCl ® H+ +Cl- Zn(NO3)2 ® Zn+2 + 2NO3- 6.2 pH. pH iseloomustab vesinikioonide sisaldust lahuses. Neutraalses lahuses on vesinikioone ja hüdroksiidioone võrdselt (pH=7). Happelist keskkonda (pH<7) põhjustavad vesinikioonid H+.
* Mitteelektrolüüdid koosnevad molekulidest, vesilahused ei sisalda ioone ja ei juhi elektrivoolu. Nad on kas süsivesikud, süsivesinikud, alkoholid, lihtained või oksiidid. * Elektrolüütiline dissotsiatsioon ioone sisaldavate lahuste lekkimine, ümbritsetud vee molekulidega (soolad = aluse katioon + happeanioon; alus = aluse katioon + hüdroksiidioon; hape = vesinikioon + happeanioon - tekib hüdrooniumioon H3O) -) Dissotsiatsioonivõrrandid näitavad, millised ioonid on elektrolüüdi lahuses. (peavad olema tasakaalus a laengute summa peab olema 0) * Reaktsiooni toimumise tingimused ioonidevahelised reaktsioonid kulgevad lõpuni kui tekib sade, gaas, vesi ja mõni muu nõrk elektrolüüt. * Molekulaarne võrrand on tavaline; ioonvõrrandis lagundatakse kõik ained ioonideks (elementideks), mida saab (mis on lahustuvad või vähelahustuvad; nt OH ja H 2O jäävad
alused. lahustuvad soolad. Nõrgalt polaarse ja mittepolaarse Ioonilise ja tugevalt polaarse kovalentse sidemega ained. kovalentse sidemega ained. ELEKTROLÜÜTILINE DISSOTSIATSIOON on ioonide üleminek lahusesse polaarse lahusti molekulide toimel. Dissotsiatsioonivõrrandid näitavad, millised ioonid tekivad elektrolüüdi lahustumisel. Dissotsiatsioonivõrrandid peavad olema tasakaalus ja laengute summa peab olema 0. Ioonideks ei dissotsieeru sade, gaas, vesi, oksiid ja nõrgad elektrolüüdid (H S, BaSO ). 2 4 Hapete elektrolüütiline dissotsiatsioon H2SO3 = H+ + HSO3- I järk HSO3- = H+ + SO32- II järk H2SO3 + HSO3 = 2H+ + HSO3 + SO32-
annaabi.ee 
