Leidsid 33 sarnast õppematerjali, mis on seotud failiga "Spikker keemia alustes". Need materjalid aitavad sul teemat sügavamalt mõista.
dissotsiatsioon, ioonid, elektrolüüt, produktide, elektrolüüdid, chatelier, suurendamine, endo, ekso, lahustis, elektrolüütiline, lagunemine, hapeSpontaansed protsessid iseeneslikult kulgevad protsessid. Mittespontaansed protsessid mitte iseeneslikult kulgevad protsessid. Gibbsi energia muut kriteerium spontaansuse hindamiseks. G = H -T·S ; Protsess on spontaanne kui G < 0. *H < 0, S > 0, G < 0 alati; *H < 0, S < 0, G < 0 madalal temp, G > 0 kõrgel temp; *H > 0, S > 0, G < 0 kõrgel temp, G > 0 madalal temp; *H > 0, S < 0, G > 0 alati Keemiline tasakaal olek, kus lähteainete ja produktide kontsentratsioonid ajas enam ei muutu. Tasakaalukontstant (Kc) kirjeldab matemaatiliselt tasakaaluolekut. Kc sõltub temperatuurist, mitte kontsentratsioonist. Mida suurem on Kc või Kp, seda enam on reaktsiooni tasakaal nihutatud paremale produktide tekke suunas. Reaktsiooni isotermi võrrand G = - R · T · ln(Kp) G << 0 (Kp >> 1) reaktsioon kulgeb vasakult paremale, tasakaalusegus põhiliselt saadused. Reaktsioon kulgeb praktiliselt lõpuni.
ioonidest tunduvalt suuremad agregaadid, süsteem on heterogeenne ja suhteliselt ebapüsiv seismisel võib tekkida värvuse muutus, hägu või sade. Näiteks: piim (emulsioon - dispergeeritud aine olek vedel, dispersioonikeskkond vedel), suits (aerosool - dispergeeritud aine olek tahke, dispersioonikeskkond gaas), laava (tahke vaht dispergeeritud aine olek gaas, dispersioonikeskkond tahke). Lahustuvus aine max kogus, mis lahustub kindlas koguses lahustis antud temp ja rõhul. Tahkete ainete lahustuvus vees üldjuhul suureneb temp tõusuga. Gaaside lahustuvud vees temp tõusuga üldiselt väheneb ja rõhu suurenemisega kasvab. 5. Mool aine hulk, mis sisaldab Avagadro arv loendatavat osakest. Kasutatakse reaktsioonides loendamiseks. Aatommassiühik aatomi masside mõõtmiseks ning näitavad kui vähe aatomid kaaluvad. g/dm3 kasutatakse massikontsentratsiooni ehk massitiheduse väljendamiseks,
ioonidest tunduvalt suuremad agregaadid, süsteem on heterogeenne ja suhteliselt ebapüsiv – seismisel võib tekkida värvuse muutus, hägu või sade. Näiteks: piim (emulsioon - dispergeeritud aine olek vedel, dispersioonikeskkond vedel), suits (aerosool - dispergeeritud aine olek tahke, dispersioonikeskkond gaas), laava (tahke vaht – dispergeeritud aine olek gaas, dispersioonikeskkond tahke). Lahustuvus – aine max kogus, mis lahustub kindlas koguses lahustis antud temp ja rõhul. Tahkete ainete lahustuvus vees üldjuhul suureneb temp tõusuga. Gaaside lahustuvud vees temp tõusuga üldiselt väheneb ja rõhu suurenemisega kasvab. 5. Mool – aine hulk, mis sisaldab Avagadro arv loendatavat osakest. Kasutatakse reaktsioonides loendamiseks. Aatommassiühik – aatomi masside mõõtmiseks ning näitavad kui vähe aatomid kaaluvad. g/dm3 – kasutatakse massikontsentratsiooni ehk massitiheduse väljendamiseks,
m lahus 2. Molaarne kontsentratsioon (c, c(M) või cM) lahustunud aine hulk moolides ühes kuupdetsimeetris (liitris) lahuses. n c= V 3. Molaalne kontsentratsioon (m, c(m) või cm) a lahustunud aine hulk moolides ühes kilogrammis lahustis. n c m = m lahusti 4. Moolimurd (X) lahustunud aine moolide arvu ja kogu lahuse (st. lahusti ja lahustunud aine) moolide arvu suhe. Kui seda suhet väljendada protsentides, saame mooliprotsendi. n X=
.. 15,4; tundlikud pinnased < 6,2. Metallid ja nende ühendid1) Looduslikult leiduvad, peamiselt ühenditena2) Elusorganismidele vajalikud elemendid3)Erinevas vormis, erinevate ühenditena erinevad omadused 4)käitumine keskkonnas ja toime. Ca-Mis ühenditena, mis vormis keskkonnas ? Kaltsiumi sisaldavad mineraalid:lubjakivi, kips, dolomiit... erinevad kaltsiumi soolad CaCl2, CaF2, CaSO4, CaCO3(erinev lahustuvus!) _ Ca2+ ioonid vees (hüdratiseeritud !)_ Ca 2+ ioonid kompleksühendite koosseisus_ Ca- orgaanilised ühendid. Raskemetallid_ Toksilised metallid (Hg, Pb, Cd, ...)nende kontsentratsioonid keskkonnas ?_ Probleemid keskkonnas tänu inimtegevusele _ Ei lagune keskkonnas!! Lahustumine ja sadenemine Tähtsad määramaks metallide käitumist ja transporti keskkonnas_ Lahustumine: määrab ainete sisaldused looduslikes vetes _ Sademe tekkimine: metallide sidumine ja keskkonnas liikumatuks muutmine; oluline vee või reovee puhastamisel
n gaasiliste ühendite moolide arvu muutus reaktsiooni Mida suurem on Kc või Kp, seda enam on tasakaalusegus saadusi, st reaktsiooni tasakaal on nihutatud paremale saaduste tekke suunas. Le Chatelier' printsiip Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele. Tingimused, mida saab muuta, on eelkõige lähteainete kontsentratsioon, temperatuur ja rõhk. Kontsentratsioon Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale. Temperatuur Temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise (soojuse neeldumisega kulgeva) reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu aga vasakule. Rõhk Rõhu tõstmine gaasiliste ainete osavõtul kulgevates tasakaalureaktsioonides nihutab tasakaalu suunas, kus gaasiliste ainete molekulide arv väheneb. Reaktsioonikiirus homogeenses süsteemis näitab reageerivate ainete kontsentratsioonide muutust ajaühikus (mol dm3 s1).
Hinnangut võimaldab anda Le Chatelier´i printsiip. Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele. Tingimused mida saab muuta on, eelkõige lähteainete konsentratsioon, temperatuur ja rõhk. Siin peetakse silmas seda, kuidas need tingimused mõjutavad juba tasakaaluolekus olevat süsteemi. Konsentratsioon. Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale. Lähteainete konsentratsioonide suurendamisele avaldab süsteem vastupanu sellega, et kulutab neid rohkem ära, lähteainete molekule tasakaalus olevasse süsteemi juurde viies suureneb nende kokkupõrgete tõenäosus, mis viib saaduse tekkeni. Saaduse konsentratsiooni suurendamine nihutab tasakaalu vasakule (lähteainete tekke suunas). 2 Temeratuur
kokkupõrkeid, mis viivad HI tekkeni, toimub ka HI molekulide kokkupõrkeid, mis viivad juba tekkinud HI lagunemiseni lähteaineteks. Seega kulgevad pöörduvad reaktsioonid alati mõlemas suunas, tasakaaluolekus saavad vastassuunaliste protsesside kiirused võrdseks. Siin esitatud protsessi kirjeldus on muidugi lihtsustatud – enamikus reaktsioonides tekib vaheühendeid ja kokkupõrgetes võivad osaleda paljud erinevad reaktsiooni käigus tekkivad osakesed (molekulid, ioonid, aatomid, radikaalid). Kirjutame ühe pöörduva reaktsiooni võrrandi üldkujul aA+ bB ↔cC +dD ning tähistame pärisuunalise reaktsiooni kiiruse v1 ning vastassuunalise reaktsiooni kiiruse v2. Tasakaaluolekus v1= v2. Tasakaaluoleku matemaatiliseks kirjeldamiseks kasutatakse tasakaalukonstanti (Kc), kusjuures molaarseid kontsentratsioone tasakaaluolekus tähistatakse sageli nurksulgudega. Peetagu meeles, et ikka on saaduste
nihutatud paremale saaduste tekke suunas. Le Chatelier' printsiip Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele. Tingimused, mida saab muuta, on eelkõige lähteainete kontsentratsioon, temperatuur ja rõhk. Siin peetakse silmas seda, kuidas need tingimused mõjutavad juba tasakaaluolekus olevat süsteemi. Kontsentratsioon Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale. Lähteainete kontsentratsioonide suurendamisele avaldab süsteem vastupanu sellega, et kulutab neid rohkem ära, seega tekib rohkem lähteainete molekule tasakaalus olevasse süsteemi juurde. Saaduse kontsentratsiooni suurendamine nihutab tasakaalu vasakule (lähteainete tekke suunas). Temperatuur Temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise (soojuse neeldumisega kulgeva) reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu aga vasakule.
reaktsioonide korral avaldatakse tasakaalukonstant tavaliselt osarõhkude kaudu (tähis Kp). Mida suurem on Kc või Kp, seda enam on tasakaalusegus saadusi, st reaktsiooni tasakaal on nihutatud paremale saaduste tekke suunas. Le Chatelier' printsiip Kuna tasakaalusegus võib olla nii lähteaineid kui saadusi, siis kuidas saavutada just saaduste võimalikult kõrge sisaldus ehk kuidas nihutada tasakaalu paremale saaduste tekke suunas. Hinnangut võimaldab anda Le Chatelier' (Henry Le Chatelier, 1850...1936) printsiip. Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele. Tingimused, mida saab muuta, on eelkõige lähteainete kontsentratsioon, temperatuur ja rõhk. Siin peetakse silmas seda, kuidas need tingimused mõjutavad juba tasakaaluolekus olevat süsteemi. Kontsentratsioon: Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale.
Pöörduva reaktsiooni võrrand üldkujul: aA + bB cC + dD Tasakaaluoleku matemaatiliseks kirjeldamiseks kasutatakse tasakaalukonstanti (KC) [A]...[D] ainete A...D kontsentratsioonid tasakaaluolekus a, b, c, d koefitsiendid reaktsioonivõrrandist Le Chatelier' printsiip Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutusele. Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale Temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu vasakule Rõhu tõstmine gaasiliste ainete osavõtul kulgevates reaktsioonides nihutab tasakaalu suunas, kus gaasiliste ainete molekulide arv väheneb Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid FeCl3 ja NH4SCN küllastunud lahused, tahke NH4Cl, katseklaaside komplekt
Laboratoorne töö 3 Keemiline tasakaal ja reaktsiooni kiirus Sissejuhatus Keemilised protsessid jagunevad pöörduvateks ja pöördumatuteks. Pöördumatud protsessid kulgevad ühes suunas praktiliselt lõpuni, vastupidiselt need reaktsioonid ei kulge. Pöörduvad reaktsioonid aga kulgevad nii ühes kui teises suunas, reaktsiooni lõpuks moodustuvas ainete segus (tasakaalusegus) on nii lähteaineid kui saadusi, mille vahekord varieerub sõltuvalt erinevatest tingimustest. Keemiliseks tasakaaluks nimetatakse olukorda, kus pöörduvate reaktsioonide puhul ühegi aine kontsentratsioon enam ajas ei muutu, vastassuunalised protsessid kulgevad ühesuguse kiirusega. Tasakaaluoleku matemaatiliseks kirjeldamiseks kasutatakse tasakaalukonstanti (Kc). [A]...[D] ainete A...D kontsentratsioonid tasakaaluolekus mol/dm 3 (A, B on lähteained, C, D on saadused) a, b, c, d koefitsiendid reaktsioonivõrrandist Gaasiliste ainete osavõtu
(H2 H+ + Cl-). Isotooniline tegur e. parandamistegur (vôtab arvesse aine lagunemist ioonideks) [i = kôigi osakeste arv (moolides) / molekulide arv (moolides)]. Dissotsiatsioonimäär [ = Ndiss / N]; [Ndiss = N]; N ioone kokku. Seega, [i = 1 + ( 1)] [ = (i 1) / ( 1)]. 1) Tugev el.lüüt: = 1; i = ; 2) Mitteelektrolüüt: = 0; i = 1. Siin kehtivad seosed: [Tk = iKk m]; [Te = iKe m]; [ = icRT]. IV ELEKTROLÜÜTIDE LAHUSTE TASAKAAL I Elektrolüütiline dissotsiatsioon. 1) Ioonsed ained ka tahkes ja sulas olukus ioonidena (NaCl), kui panna vette lagunevad ioonid ükshaaval lahusesse, sest vesi nôrgendab nende sidemeid. 2) Polaarsed kovalentsed ained N: H+Cl- ... vesi kisub jälle laiali...mida polaarsem on lahusti, seda tugevamini. Puhas HCl on kovalentne ja koosneb molekulidest, mitte ioonidest. Tugevad el. lüüdid: tugevad happed (HCl, HBr), enamik soolasid, leelised (LiOH, KOH, NaOH), leelismullad (Br(OH)2, Sr(OH2)). Nôrgad el
TÜ, Füüsikalise Keemia Instituut Keemia alused. Põhimõisted ja -seaduspärasused III. Lahused 1. Lahuste põhimõisteid Lahus kahest või enamast ainest koosnev homogeenne süsteem (või süsteemi osa); lahustuvus aine maksimaalne sisaldus lahuses (või lahustis) ehk küllastunud lahuse kontsentratsioon (g/100g lahustis vms.) antud tingimustes. Lahustumisentalpia (Hl) soojusefekt 1 mol aine lahustumisel (lõpmata suures hulgas lahustis, p = const.): Hl = H1 + H2 , H1 > 0 lahustumisel sidemete lõhkumiseks kuluv energia, H2 < 0 lahustiga seostumisel (solvaatumisel, hüdraatumisel) vabanev energia. 2. Erineva agregaatolekuga ainete lahustuvus vedelikes Tahkete ainete lahustuvus vedelikes: tahkete ainete lahustumisel enamasti Hl > 0, Sl < 0;
Lagunemisreaktsioonid võivad sõltuvalt temperatuurist kulgeda astmeliselt. Asendusreaktsioon Selle käigus asendavad lihtaine aatomid liitaine koostisse kuuluva teise elemendi aatomi Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu Vahetusreaktsioon See kulgeb kahe liitaine vahel, kusjuures tekib kaks uut liitainet: BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl Tekib rasklahustuv aine (sade) Tekib kerglenduv aine (gaas) Tekib nõrk elektrolüüt, nt. vesi Tekib lahustuv kompleksühend Kui ühtegi märgitud neljast tingimusest ei täideta, siis reaktsioon ei kulge. TERMODÜNAAMIKA 26. Termodünaamika I seadus. Termodünaamika I seadus ehk energia jäävuse seadus ütleb: energia ei teki ega kao, vaid muundatakse mingiks teiseks vormiks. Suletud süsteemi siseenergia muutus U üleminekul algolekust lõppolekusse on võrdne süsteemile antava soojushulga q ja tema heaks tehtava töö w summaga
Kc = [C ] c [ D] d [ A] a [ B ] b [A]...[D] ainete A...D kontsentratsioonid tasakaaluolekus mol/dm3 a, b, c, ja d koefitsiendid reaktsioonivõrrandist. Le Chatelier' printsiip Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele. Tingimused, mida saab muuta, on eelkõige: · lähteainete kontsentratsioon - lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale. · temperatuur temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu vasakule. · Rõhk rõhu tõstmine gaasiliste ainete osavõtul kulgevates tasakaalureaktsioonides nihutab tasakaalu suunas, kus gaasiliste ainete molekulide arv väheneb Eksperimentaalne töö 1 Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule Töö eesmärk:
paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele. Tingimused mida saab muuta on, eelkõige lähteainete konsentratsioon, temperatuur ja rõhk. Siin peetakse silmas seda, kuidas need tingimused mõjutavad juba tasakaaluolekus olevat süsteemi. Vaatame ammoniaagi sünteesireaktsiooni näitel nende tingimuste muutumisest tulenevat tasakaalu nihkumist. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) Konsentratsioon- Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale. Lähteainete konsentratsioonide suurendamisele avaldab süsteem vastupanu sellega, et kulutab neid rohkem ära, seega tekib rohkem ammoniaaki (lähteainete molekule tasakaalus olevasse süsteemi juurde viies suureneb nende kokkupõrgete tõenäosus, mis viib saaduse tekkeni). Saaduse konsentratsiooni suurendamine nihutab tasakaalu vasakule (lähteainete tekke suunas). Temeratuur- Temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise reaktsiooni tasakaalu paremale,
K -1 K 0 I /8/ N +8 N V -III / 1 /1 KMnO4 + HCl = KCl + MnCl2 + Cl2 I VII -II I -I I -I II -I 0 2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8 H2O Mn +5 Mn VII II / 10 / 2 2Cl -2 2Cl -I 0 / /5 5. ALUSED ehk hüdroksiidid ALUS elektrolüüt, mille dissotsiatsioonil lähevad lahusesse hüdroksiidioonid (üldisemas tähenduses on alus prootoneid siduv keemiline ühend). Koosneb metallioonist ja hüdroksiidiooni(de)st. Definitsioon: Alus liidab prootoneid (vastand hapetele). Nomenklatuur a) metalli o-a. püsiv KOH kaaliumhüdroksiid c) metalli o-a. muutuv Fe(OH)3 - raud(III)hüdroksiid Liigitus 1. OH rühmade järgi
gaas-vedelik (soodavesi - CO2 vees) siis lahustub ainet rohkem ja protsess on eksotermiline. gaas-tahke (H2 pallaadiumis) Soojushulka, mis eraldub või neeldub teatud koguse lahustatava aine (1 mol) vedelik-vedelik (etanool vees) lahustumisel teatud koguses lahustis nimetatakse lahustumissoojuseks. tahke-vedelik (NaCl vees) tahke-tahke (valgevask Cu/Zn) Tõelised lahused - lahused, milles on lahustunud aine jaotunud molekulideks, aatomiteks või ioonideks. Sellised lahused on termodünaamiliselt püsivad süsteemid Lahustumisprotsess:
Pöörduva reaktsiooni võrrand üldkujul: aA + bB cC + dD Tasakaaluoleku matemaatiliseks kirjeldamiseks kasutatakse tasakaalukonstanti (KC) [A]...[D] ainete A...D kontsentratsioonid tasakaaluolekus a, b, c, d koefitsiendid reaktsioonivõrrandist Le Chatelier' printsiip Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutusele. · Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale · Temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu vasakule · Rõhu tõstmine gaasiliste ainete osavõtul kulgevates reaktsioonides nihutab tasakaalu suunas, kus gaasiliste ainete molekulide arv väheneb Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid: Katseklaaside komplekt. Kasutatavad ained: FeCl3 ja NH4SCN küllastatud lahused, tahke NH4Cl.
Pöörduva reaktsiooni võrrand üldkujul: aA+b B c C + d D Tasakaalukonstant [A]...[D] ainete A...D kontsentratsioonid tasakaaluolekus mol/dm3 a,b,c ja d koefitsendid reaktsioonivõrrandist. Le Chatelier' printsiip - Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele. Tingimused mida saab muuta, on eelkõige lähteainete kontsentratsioon, temperatuur ja rõhk. · Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale. Saaduse kontsentratsiooni suurendamine nihutab tasakaalu vasakule (lähteainete tekke suunas). · Temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu aga vasakule. · Rõhu tõstmine gaasiliste ainete osavõtul kulgevates tasakaalureaktsioonides nihutab tasakaalu suunas, kus gaasiliste ainete molekulide arv väheneb.
tavaliselt osarõhkude kaudu ( ) Le Chatelier' printsiip: Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele. Tasakaalu mõjuvad faktorid: Temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise (soojuse neeldumisega kulgeva) reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu aga vasakule Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale, aga produktide kontsentratsiooni suurendamine - vasakule Rõhu tõstmine gaasiliste ainete osavõtul kulgevates tasakaalureaktsioonides nihutab tasakaalu suunas, kus gaasiliste ainete molekulide arv väheneb. ∆C Reaktsiooni kiirus: V= V t =−tanα V =k 1 ∙ C pA ∙ C qB ∆t ; ;
kus k1 on reaktsiooni kiiruskonstant, p on reaktsiooni järk aine A suhtes, q on reaktsiooni järk aine B suhtes, p+q on reaktsiooni summaarne järk Reaktsioonikiirust mõjutavad tegurid - reageerivate ainete eripära, kontsentratsioon, temperatuur, katalüsaatori toime ja reageerivate ainete kokkupuutepinna suurus Reaktsiooni tasakaalu nihkumist põhjustavad tegurid – kontsentratsioon (lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale, saaduse kontsentratsiooni suurendamine nihutab tasakaalu vasakule (lähteainete tekke suunas), temperatuur (temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise (soojuse neeldumisega kulgeva) reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu aga vasakule), rõhk (rõhu tõstmine gaasiliste ainete osavõtul kulgevates tasakaalureaktsioonides nihutab tasakaalu suunas, kus gaasiliste ainete molekulide arv väheneb)
TÜ, Füüsikalise Keemia Instituut Keemia alused. Põhimõisted ja -seaduspärasused III. Lahused 1. Lahuste põhimõisteid Lahus – kahest või enamast ainest koosnev homogeenne süsteem (või süsteemi osa); lahustuvus – aine maksimaalne sisaldus lahuses (või lahustis) ehk küllastunud lahuse kontsentratsioon (g/100g lahustis vms.) antud tingimustes. Lahustumisentalpia (∆Hl) – soojusefekt 1 mol aine lahustumisel (lõpmata suures hulgas lahustis, p = const.): ∆Hl = ∆H1 + ∆H2 , ∆H1 > 0 – lahustumisel sidemete lõhkumiseks kuluv energia, ∆H2 < 0 – lahustiga seostumisel (solvaatumisel, hüdraatumisel) vabanev energia. 2. Erineva agregaatolekuga ainete lahustuvus vedelikes Tahkete ainete lahustuvus vedelikes: tahkete ainete lahustumisel enamasti ∆Hl > 0, ∆Sl < 0;
1. Massimurd - lahustunud aine massi suhe kogu lahuse massisse. Kui seda suhet väljendada protsentides, saame massiprotsendi (tähistatakse P). Massiprotsent näitab seega lahustunud aine kogust massiühikutes 100-s lahuse massiühikus. 2. Molaarne kontsentratsioon (c või c M ) - lahustunud aine hulk moolides ühes kuupdetsimeetris lahuses. 3. Molaalne kontsentratsioon (m, c(m) või c m ) - lahustunud aine hulk moolides ühes kilogrammis lahustis. 4. Moolimurd (X) - lahustunud aine moolide arvu suhe kogu lahuse (st. lahusti ja lahustunud aine) moolide arvusse. Kui seda suhet väljendada protsentides, saame mooliprotsendi. Näide 1. 7,46 g KCl lahustati 67,14 g vees. Saadi lahus tihedusega = 1,063 g/cm 3 . Arvutage KCl massiprotsent, molaarsus, molaalsus ja moolimurd selles lahuses. Lahendus a) KCl massiprotsendi P arvutame seosest m(lah. aine) m(lah. aine)
ELEKTROLÜÜDID Elektrolüüdid – keemilised ühendid, millel on kalduvus laguneda vees/mõnes teises lahustis ioonideks. [ioonid – laenguga osakesed > katioonid +; anioonid –] Elektrolüütiline dissotsiatsioon – aine jagunemine lahusti polaarsete molekulide toimel. elektrolüütiline dissotsatsioon on lahuses seda tugevam, mida polaarsem on lahusti. Dissotsatsioon(iaste/määr) α – palju molekulidest on ära dissotseerunud. tugevad elektrolüüdid α=1; nõrgad elektrolüüdid 0<α<<1; mitteelektrolüüdid α=0. Oswaldi lahjendusseadus – lahuse lahjendamisel nõrga elektrolüüdi dissotsatsionimäär α suureneb; lõpmatul lahjendamisel saab võrdseks 1-ga. Dissotsatsioonivõrrand
Tingimused mida saab muuta on, eelkõige lähteainete konsentratsioon, temperatuur ja rõhk. Siin peetakse silmas seda, kuidas need tingimused mõjutavad juba tasakaaluolekus olevat süsteemi. Vaatame ammoniaagi sünteesireaktsiooni näitel nende tingimuste muutumisest tulenevat tasakaalu nihkumist. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) Konsentratsioon- Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale. Lähteainete konsentratsioonide suurendamisele avaldab süsteem vastupanu sellega, et kulutab neid rohkem ära, seega tekib rohkem ammoniaaki (lähteainete molekule tasakaalus olevasse süsteemi juurde viies suureneb nende kokkupõrgete tõenäosus, mis viib saaduse tekkeni). Saaduse konsentratsiooni suurendamine nihutab tasakaalu vasakule (lähteainete tekke suunas).
Boyle- Mariotte Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi ruumala pöördvõrdelises sõltuvuses rõhuga. Joont graafikul nimetatakse gaasi isotermiks Gay-Lussaci Konstantsel rõhul on kindla koguse gaasi ruumala võrdelises sõltuvuses temperatuuriga. Joonisel kujutatud jooni nimetatakse gaasi isobaarideks Charles´i Konstantsel ruumalal on antud gaasi rõhk võrdeline absoluutse temperatuuriga. Kui gaasi ruumala jääb samaks, siis gaasi temperatuuri suurendamine kaks korda suurendab gaasi rõhku kaks korda. Joonisel kujutatud jooni nimetatakse gaasi isohoorideks. Daltoni Gaaside segu (ideaalgaasi) üldrõhk võrdub segu moodustavate gaaside osarõhkude summaga. Osarõhk rõhk, mida avaldaks gaas kui teisi gaase segus poleks. 1. Clapeyroni-Mendelejevi võrrand ideaalgaasi kohta 2. Gaaside suhteline ja absoluutne tihedus
enam väljuda ei saa. Kui temperatuuri ei ole konstant, siis saab otsustada reaktsiooni suuna üle reaktsiooni entalpiamuudu ja entroopimuudu koosmõju järgi vastavalt võrrandile ΔG = ΔH – TΔS Dünaamilises tasakaalus olev süsteem reageerib talle avaldatud mõjule nii, et tasakaal nihkub selle reaktsiooni suunas, mis toimub vastu tekitatud muutusele (et vähendada seda välist mõju): – reagentide lisamine või eemaldamine; – rõhu suurendamine või alandamine; – temperatuuri tõstmine või alandamine. Seega on võimalik nihutada tasakaalu päri- või vastassuunas 39. Keemiline tasakaal, tasakaalukonstantide erinevad avaldusvormid. Homogeensete tasakaalude korral on lähteained ja saadused samas faasis Heterogeenne tasakaal – kui tasakaalus osaleb rohkem kui üks faas siis tasakaalukonstant sisaldab ainete kontsentratsioone või osarõhkusi reaktsiooni toimumise faasis. 40. Tasakaalukonstandi sõltuvus temperatuurist.
5. Kummas on hapniku lahustuvus suurem, vees või etanoolis? Miks? Etanoolis, kuna hapnik on mittepolaarne ja vesi on polaarne. 6. Millised tegurid ja kuidas mõjutavad a) tahkete ainete, b) gaaside lahustuvust vedelikes? a) Temperatuuri tõstmine, entroopia(tahke < vedel) b) Temperatuuri alandamine 7. Miks soola lisamisel värskele kraaniveele eralduvad sellest kihinal mullikesed? Kuna vesi sisaldab gaase ja sool on elektrolüüt, siis elektorlüüdi lisamine vähendab gaaside lahustuvust. 8. Millistel tingimustel vedelik keeb? Kui vedeliku aururõhk saab võrdseks välisrõhuga. 9. Millistel tingimustel vedelik külmub? Kui vedeliku küllastunud aururõhk saab võrdsetahks tahke faasi aururõhuga. 10. Millised tegurid ja kuidas mõjutavad lahuste keemis- ja külmumistemperatuuri? Keemistemp. rõhust(madal rõhk, madal keemistemp.), lahusti iseloomust, aine konts. (suurem konts
b) Astmelistes reaktsioonides on soojusefekt võrdne üksikute reaktsioonistaadiumite soojusefektide summaga. Entalpia muut ringprotsessis on 0. 4. Keemiliste reaktsioonide soojusefektide arvutamine. Vt õpikust lk 121 5. Reaktsiooni soojusefekti olenevus temperatuurist (Kirchhoffi seadus) Keemilise reaktsiooni soojusefekti temperatuurikoefitsent on arvuliselt võrdne reaktsioonist osa võtvate ainete molaarsete soojusmahtuvuste algebralise summaga, milles produktide soojusmahtuvused loetakse positiivseks, lähteainete omad negatiivseks ja arvestatakse reaktsioonivõrrandi stöhhiomeetrilisi koefitsente. Soojusmahtuvus- soojushulk, mis kulub keha temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi võrra, kui temperatuuri tõstmine ei muuda aine agregaatolekut ega keemilist koostist. 6. Lahustumissoojused entalpia muutus 1 mooli aine lahustumisel n moolis lahustis. On tingitud lahusti ja lahustuva aine omavahelisest keemilisest toimest. Tahke aine
Hüpotoonilise lahuse puhul algab rõhk p sõltub iga komponendi individuaalsest auru hemolüüs (veemolekulide difusioon vererakkudesse, mis paisuvad lõhkemiseni). rõhust pi ja vastavast moolimurrust xi : Elektrolüüdid ja nende jaotus Elektrolüütideks nimetatakse ühendeid, mis lagunevad p= p0 x 0+ p 1 x 1+ ...+ pi xi . lahustis vastasnimeliselt laetud osadeks ioonideks.
c d [C ] ∙ [ D ] K c= a b [ A] ∙[B] [A]...[D] – ainete A...D kontsentratsioonid tasakaaluolekus mol/dm3 A, b, c, ja d – koefitsiendid reaktsioonivõrrandist. Le Chatelier' printsiip Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele. Tingimused, mida saab muuta, on eelkõige: lähteainete kontsentratsioon - lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale. temperatuur – temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu vasakule. Rõhk – rõhu tõstmine gaasiliste ainete osavõtul kulgevates tasakaalureaktsioonides nihutab tasakaalu suunas, kus gaasiliste ainete molekulide arv väheneb Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
annaabi.ee 
